DE10321820B4

DE10321820B4 - Bohrfutter

Info

Publication number: DE10321820B4
Application number: DE10321820A
Authority: DE
Inventors: Günter Horst Röhm
Original assignee: Roehm GmbH Darmstadt
Current assignee: Roehm GmbH Darmstadt
Priority date: 2003-05-14
Filing date: 2003-05-14
Publication date: 2009-02-12
Anticipated expiration: 2023-05-15
Also published as: WO2004103618A1; DE10321820A1; US20040227309A1

Abstract

Bohrfutter mit einem zur Kopplung mit einer Bohrspindel einer Bohrmaschine ausgebildeten Futterkörper (2), in dem in geneigt zur Futterachse (4) verlaufenden, in eine Werkzeugaufnahme (5) mündenden Führungsaufnahmen (6) Spannbacken (7) längsverschieblich geführt sind, die an der radial außen liegenden Seite eine Zahnreihe (8) aufweisen, die mit einem Spindelgewinde (9) einer am Futterkörper (2) geführten Spindelmutter (10) in Eingriff stehen, dadurch gekennzeichnet, daß Betätigungsmittel (11) vorgesehen sind, die der rotatorischen Verstellung der Spindelmutter (10) um die Futterachse (4) und der zeitgleichen translatorischen Verstellung der Spindelmutter (10) parallel zur Futterachse (4) dienen zur Verstellung der Spannbacken (7) in der dem Spannen bzw dem Lösen der Einspannung entsprechenden Richtung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bohrfutter mit einem zur Kopplung mit einer Bohrspindel einer Bohrmaschine ausgebildeten Futterkörper, in dem in geneigt zur Futterachse verlaufenden, in eine Werkzeugaufnahme mündenden Führungsaufnahmen Spannbacken längsverschieblich geführt sind, die an der radial außen liegenden Seite eine Zahnreihe aufweisen, die mit einem Spindelgewinde einer am Futterkörper geführten Spindelmutter in Eingriff stehen.
Derartige Bohrfutter sind aus dem Stand der Technik seit langem bekannt, die als Koppelglied zwischen der Bohrspindel und dem Schaft des einzuspannenden Werkzeuges verwendet werden, wobei die geneigt zur Futterachse orientierten und mittels der Spindelmutter in ihren Führungsaufnahmen verstellbaren Spannbacken dazu dienen, Werkzeugschäfte unterschiedlichen Durchmessers einspannen zu können. Der dabei abgedeckte Spannbereich liegt üblicherweise zwischen 1,5 mm und 13,0 mm. Um die Spannbacken über diesen knapp eine Größenordnung umfassenden Spannbereich verstellen zu können, ist es bei bekannten Bohrfuttern erforderlich, die Spindelmutter mit mehreren Umdrehungen relativ zum Futterkörper zu verdrehen, wozu bei von Hand zu spannenden Bohrfuttern der Nutzer mehrmals die Spindelmutter direkt oder indirekt ergreifen und verdrehen muß. Dies ist umständlich und mit einem hohen Zeitaufwand verbunden, insbesondere wenn zwischen den beiden Extremwerten des Spannbereiches die Verstellung der Spannbacken erfolgen muß.
Bei dem in der DE 43 42 765 A1 beschriebenen Bohrfutter ist der vorstehend geschilderte grundsätzliche Aufbau gegeben, wobei zur Erhöhung der Spannkraft zusätzlich die Spindelmutter axial nach vorn gedrückt wird, indem die Kugeln des Kugellagers in einem Lagerspalt angeordnet sind, der sich in Richtung radial nach außen axial erweitert. Die Lauffläche befindet sich an einem Klemmring mit einem Klemmgewindes der verdrehbar ist und sich dabei axial verschiebt, um den Druck auf die Spindelmutter ausüben zu können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Bohrfutter der eingangs genannten Art so auszubilden, daß bei Beibehaltung einer ausreichenden Spannkraft die Verstellung der Spannbacken zum Einspannen eines Werkzeugschaftes schneller ermöglicht ist.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung bei einem Bohrfutter der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß Betätigungsmittel vorgesehen sind, die der rotatorischen Verstellung der Spindelmutter um die Futterachse und der zeitgleichen transiatorischen Verstellung der Spindelmutter parallel zur Futterachse dienen zur Verstellung der Spannbacken in der dem Spannen beziehungsweise dem Lösen der Einspannung entsprechenden Richtung.
Mit einer derartigen Gestaltung eines Bohrfutters ist der Vorteil verbunden, daß zum Spannen eines Werkzeuges die Annäherung der Spannschneiden der Spannbacken an den Werkzeugschaft nicht lediglich durch die Verdrehung der Spindelmutter relativ zum Futterkörper bewirkt wird mit der daraus resultierenden, durch die Steigung des Gewindes bestimmten Verschiebung der Spannbacken in Längsrichtung ihrer Führungsaufnahmen, sondern daß zusätzlich eine translatorische Verstellung der Spindelmutter erfolgt, die über den Gewindeeingriff mit den Zahnreihen der Spannbacken diese bei der translatorischen Verstellung mitnimmt und diese sich daher schneller auf den Werkzeugschaft zu bewegen. Zum Lösen der Einspannung beziehungsweise zur Verstellung der Spannbacken zu größeren Spanndurchmessern erfolgt deren Verstellung sinngemäß umgekehrt, wobei die Verstellung der Spannbacken in Längsrichtung ihrer Führungsaufnahmen aus einer Überlagerung der zeitgleich erfolgenden Verdrehung der Spindelmutter und translatorischen Verstellung parallel zur Futterachse realisiert.
Im Rahmen der Erfindung ganz besonders bevorzugt ist es, wenn die Betätigungsmittel eine Spannhülse umfassen, die in Antriebsverbindung mit der Spindelmutter steht, daß die Spannhülse drehfest und axial unverschiebbar mit einem Gewindering verbunden ist, und daß der Gewindering in ein auf dem Futterkörper koaxial zur Futterachse ausgebildetes Gewinde eingreift. Diese Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß der Nutzer zum Öffnen und Schließen des Bohrfutters einfach in üblicher, ihm geläufiger Weise die Spannhülse ergreifen und relativ zum Futterkörper verdrehen muß, daß sich also die Handhabung des Bohrfutters durch die Präsenz der Betätigungsmittel für die Schnellverstellung nicht komplizierter gestaltet. Die Verdrehung der Spannhülse erzeugt dabei eine spindelnde Wirkung an zwei unterschiedlichen Teilen des Bohrfutters, nämlich zum einen durch die Verdrehung des Gewinderinges relativ zum Futterkörper, was mit einer Änderung der Axiallage des Gewinderinges verbunden ist, die ausgenutzt wird, um die translatorische Verstellung der Spindelmutter zu bewirken, und zum anderen durch die Verdrehung der Spindelmutter unmittelbar.
Hinsichtlich der Einfachheit des konstruktiven Aufbaus ist es dabei bevorzugt, wenn der Gewindering axial nach vorn, also in Richtung Werkzeugaufnahme, der Spindelmutter anliegt und so unmittelbar die axiale Verstellung der Spindelmutter bewirken kann, die bei einer Verdrehung des Gewinderinges axial nach vorne geschoben wird.
Um eine größere Kontaktfläche zwischen der Spindelmutter und dem Gewindering bereitzustellen, ist es günstig, wenn zwischen dem Gewindering und der Spindelmutter ein Druckring angeordnet ist.
Dem Erreichen einer großen Spannkraft dient, wenn zwischen dem Gewindering und der Spindelmutter ein Kugellager angeordnet ist. Um dabei Platz zu sparen, ist vorgesehen, daß das Kugellager in einer Ringnut des Gewinderinges angeordnet ist, so daß die Vergrößerung der axialen Baulänge des Bohrfutters zur Verwirklichung der Schnellverstellung reduziert ist.
Um eine große Führungslänge zwischen dem Futterkörper und dem Gewindering bereitzustellen, ist die Gestaltung so getroffen, daß der Gewindering einen das Gewinde tragenden Ringbund aufweist, dessen axiale Erstreckung gegenüber dem radial außen liegenden Rand vergrößert ist.
Zur Vermeidung einer Verschmutzung des Bohrfutters sind im Gewindering Entstaubungsöffnungen ausgebildet.
Nach einer weiteren ganz besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß zwischen der Spannhülse und der Spindelmutter eine Rutschkupplung ausgebildet ist. Mit dieser Rutschkupplung ist der große Vorteil verbunden, daß die Spannhülse auch dann noch weiter verdreht werden kann, wenn nach dem Anlegen der Spannschneiden der Spannbacken an den Werkzeugschaft der Drehwiderstand so groß geworden ist, daß eine weitere Verschiebung der Spannbacken in ihren Führungsaufnahmen durch die Verdrehung der Spindelmutter und durch deren translatorischer Verstellung nicht mehr möglich ist und die Erhöhung der Spannkraft nur noch durch die Verdrehung des Gewinderinges und der daraus resultierenden translatorischen Verstellung der Spindelmutter erfolgen kann.
Wenn die Spindelmutter ein Gewinde großer Steigung und der Gewindering demgegenüber ein Gewinde kleinerer Steigung aufweist ergibt sich der weitere große Vorteil, daß die Verdrehung der Spindelmutter dazu genutzt werden kann, eine schnelle Verstellung der Spannbacken über einen weiten Spannbereich zu erzwingen, wobei naturgemäß aufgrund der großen Steigung dadurch keine große Spannkraft erzielt werden kann. Das Erreichen einer hohen Spannkraft ist aber sichergestellt durch das weitere Verdrehen der Spannhülse nach dem Ansprechen der Rutschkupplung, wodurch die Spannbacken in ihren Führungsaufnahmen durch den Gewindering zum Erreichen einer höheren Spannkraft stärker gegen den Werkzeugschaft gepresst werden.
Im Sinne einer schnellen und kostengünstigen Montagemöglichkeit hat es sich als günstig erwiesen, wenn die Spindelmutter axial von hinten in die Spannhülse eingesteckt und die Spannhülse von vorn auf den Futterkörper aufgeschoben und gegenüber diesem mittels eines den Gewindering hintergreifenden Sicherungsringes axial gesichert ist. Dann bietet es sich an, daß die Spindelmutter als Spindelhülse gestaltet ist mit einem ersten, parallel zur Futterachse ausgerichteten, der Führung auf dem Futterkörper dienenden Abschnitt, und mit einem zweiten, parallel zu den Führungaufnahmen orientierten Abschnitt, der das Gewinde der Spindelmutter trägt. Durch diese Gestaltung der Spindelmutter als Spindelhülse ist sichergestellt, daß sowohl die rotatorische als auch die translatorische Verstellung der Spindelmutter in genau definierter Weise erfolgen und Klemmungen des Bohrfutters damit vermieden werden.
Durch das erfindungsgemäße Bohrfutter ist sichergestellt, daß schnell, ohne einen großen Verstellweg eine hohe Spannkraft erreicht werden kann durch eine Verdrehung der Spannhülse relativ zum Futterkörper. Im Bohrbetrieb, insbesondere beim Schlagbohren treten aber Vibrationen auf, die gleichfalls eine Verdrehung der Spannhülse relativ zum Futterkörper bewirken können, was insbesondere dann unerwünscht ist, wenn diese Verdrehung der Spannhülse relativ zum Futterkörper in eine Richtung erfolgt, die dem Lösen der Einspannung des Werkzeuges entspricht. Für einen sicheren Bohrbetrieb ist es daher vorteilhaft, wenn eine zwischen der Spannhülse und dem Futterkörper wirkende Verriegelungseinrichtung vorgesehen ist mit einer mit dem Futterkörper drehfest gekoppelten Sperrverzahnung, einem der Spindelmutter zugeordneten Verriegelungsglied und einer der Spannhülse zugeordneten Steuerkurve zum Einrücken des Sperrgliedes in die Sperrverzahnung beziehungsweise dem Ausrücken aus der Sperrverzahnung bei einer Relativdrehung der Spannhülse gegenüber der Spindelmutter.
Bewährt hat sich dabei, daß das Sperrglied als Federbügel gebildet ist mit einem Sperrnocken, der mit einer Steuerkurve der Spannhülse zusammenwirkt und an seinem freien Ende die Sperrklinke trägt.
Vorteile bei der Fertigung und der Montage des Bohrfutters ergeben sich, wenn die Steuerkurve auf der Innenumfangsfläche einer drehfest mit der Spannhülse gekoppelten Kurvenhülse ausgebildet ist, da so die zur Realisierung der Verriegelungseinrichtung erforderliche komplexe Gestalt nicht in einem einzigen Bauteil, nämlich einer einstückigen Spannhülse, realisiert sein muß, sondern auf zwei getrennte Bauteile verteilt werden kann, die drehfest miteinander gekoppelt sind. Die kostengünstige Realisierung der komplizierten Form der Steuerkurve wird dabei in einfacher Weise dadurch erreicht, daß die Kurvenhülse aus Kunststoff, vorzugsweise als Spritzgußteil gebildet ist.
Die drehfeste Kopplung der Spannhülse mit der Kurvenhülse ist erreicht, indem die Kurvenhülse an ihrem axial vorderen Ende einen radial verlaufenden Bund aufweist mit mindestens einer Aufnahme, und indem die Spannhülse an ihrem axial vorderen Ende einen umgebördelten Rand aufweist mit mindestens einem radial nach innen weisenden Nocken zum drehschlüssigen Eingriff in die Aufnahme.
Im Rahmen der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, daß zwischen der Spindelmutter und der Spannhülse Anschläge ausgebildet sind zur Begrenzung des Drehwinkels der Relativdrehung, so daß in der dem Schließen des Bohrfutters entsprechenden Drehrichtung sichergestellt ist, daß zu hohe Spannkräfte, die ein Lösen der Einspannung verhindern könnten, nicht erreicht werden.
Die Verriegelungseinrichtung ist weiterhin so gestaltet, daß die Steuerkurve eine Nockenaufnahme aufweist, in der der Sperrnocken der Entriegelungsstellung aufgenommen ist und aus der der Sperrnocken beim Übergang in die Verriegelungsstellung austritt. Der Sperrnocken und die Nockenaufnahme dienen der Drehmitnahme der Spindelmutter bei Verdrehung der Spannhülse sowie der Realisierung der Rutschkupplung, da vor Erreichen einer bestimmten Spannkraft bei Verdrehung der Spannhülse die Spindelhülse über das in ihr gelagerte Sperrglied mit dem Sperrnocken mitgenommen wird, bis nach dem Anlegen der Sperrbacken an den Werkzeugschaft die Drehwiderstände so stark ansteigen, daß der Sperrnocken aus der Nockenaufnahme austritt, wodurch die Sperrklinke in die Sperrverzahnung eingerückt wird und bei fortgesetzter Verdrehung der Spannhülse eine Drehmitnahme der Spindelhülse nicht mehr erfolgt, also die Rutschkupplung angesprochen hat.
Zur Realisierung der Verriegelungseinrichtung ist weiterhin vorgesehen, daß die Sperrzähne der Sperrverzahnung und die Sperrklinke in der Verriegelungsstellung in derartiger Flankenneigung anliegen, daß eine Verdrehung der Spannhülse in der dem öffnen entsprechenden Richtung gesperrt und eine Verdrehung der Spannhülse in der dem Spannen entsprechenden Richtung ermöglicht ist, so daß durch die Sperrverzahnung eine Erhöhung der Spannkraft durch fortgesetzte Verdrehung der Spannhülse in der dem Schließen entsprechenden Richtung nicht unterbunden ist, während die bereits erreichte Spannkraft nicht wieder unterschritten werden kann.
Das Sperrglied ist in dem zweiten Abschnitt der Spindelhülse angeordnet, wobei die Sperrverzahnung als ein auf dem Futterkörper ausgebildeter Zahnkranz ausgebildet ist mit einer den axialen Verstellweg der Spindelmutter übersteigenden axialen Erstreckung.
Eine im Rahmen der Erfindung weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung der Spindelmutter so bemessen ist, daß ein Drehwinkel kleiner als 360° die Verstellung der Spannbacken zwischen ihren beiden Extrempositionen in den Führungsaufnahmen ermöglicht.
Vorteilhaft ist es auch, wenn der Spannhülse eine Mehrzahl von Rastsitzen zugeordnet ist zur Festlegung ihrer anfänglichen Drehlage gegenüber dem Futterkörper, da so es dem Nutzer ermöglicht ist, durch eine geeignet gewählte Anfangsposition in einem der Rastsitze dem zum Erreichen der erforderlichen Spannkraft erforderlichen Drehwinkel der Spannhülse weiter zu begrenzen. Dabei bietet es sich an, wenn die Rastsitze an dem axial vorderen Ende des Futterkörpers zwischen der Spannhülse und dem Futterkörper ausgebildet sind. Um dem Nutzer die Entscheidung für einen der Rastsitze als Ausgangsposition zu erleichtern, ist es möglich, daß der Oberfläche des Bohrfutters Lehren zur Bestimmung des Durchmessers des Werkzeugschaftes und der Wahl des Rastsitzes zugeordnet sind.
Dem Schutz des Bohrfutters vor Beschädigung dient, daß die Spannhülse aus Metall gefertigt ist, während zum Schutz der Funktion des Bohrfutters vorgesehen ist, daß axial vor Spannhülse eine Schutzhülse drehbar gelagert ist, die vorzugsweise die Schutzhülse an der Spannhülse drehbar gelagert ist.
Es ist auch möglich, daß die Schutzhülse an dem Futterkörper drehbar gelagert ist, wenn dabei beachtet wird, daß die drehbare Lagerung erfolgt in einem den axialen Verstellweg der Spindelmutter übersteigenden Abstand von der Spannhülse, wenn diese sich in ihrer rückwärtigen Extremposition befindet.
Zur Vermeidung einer Klemmung des Bohrfutters insbesondere wenn dieses unter Ausnutzung der Motorkraft der Bohrmaschine geöffnet wird ist vorgesehen, daß die Spindelmutter einen Backenanschlag zur Begrenzung der Verdrehung der Spannhülse besitzt, wenn diese sich in ihrer rückwärtigen Extremposition befindet.
Um Platz insbesondere in radialer Richtung zu sparen bei der Realisierung der Antriebsverbindung zwischen dem Gewindering und der Spindelmutter ist zwischen diesen eine Distanzhülse angeordnet.
Zur besseren Abstützung gegenüber dem Gewindering oder der Spindelmutter weist die Distanzhülse an ihrem axial oberen und/oder unteren Ende radial verlaufende Kontaktbünde auf.
Die Distanzhülse ist vorzugsweise konisch gestaltet, um sich der Außenkontour der Spannbacken in ihrer geöffneten Stellung anzupassen, wobei die Platzersparnis maximal ist, wenn die Distanzhülse drehfest gegenüber dem Futterkörper angeordnet ist und in ihrer Hülsenwandung Öffnungen für den Durchtritt der Spannbacken aufweist.
Der einfacheren Bedienbarkeit des Bohrfutter dient, daß ein beim Einrasten der Rastsitze sinnlich wahrnehmbarer Indikator vorgesehen ist, der optisch, akustisch oder taktiell wirkt.
Im folgenden wird die Erfindung an in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert; es zeigen:
1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Bohrfutters; in der linken Hälfte im Schnitt dargestellt,
2 den Schnitt II-II aus 1, dargestellt mit nicht eingerasteter Verriegelungseinrichtung,
3 eine der der 2 entsprechende Darstellung mit eingerasteter Verriegelungseinrichtung,
4 den Schnitt IV-IV aus 1,
5 einen Längsschnitt durch die isolierte Darstellung des Futterkörpers,
6 eine Draufsicht auf die isoliert dargestellte Spindelhülse,
7 den Schnitt VII-VII aus 6,
8 den Schnitt VIII-VIII aus 7,
9 den Schnitt IX-IX aus 7,
10 eine Seitenansicht der Spannhülse,
11 einen Längsschnitt durch die Spannhülse aus 10,
12 eine Draufsicht auf die Spannhülse aus 11,
13 einen Längsschnitt durch die Kurvenhülse,
14 eine Sicht aus Richtung des Pfeiles 14 aus 13,
15 eine Seitenansicht eines in dem erfindungsgemäßen Bohrfutter verwendeten Spannbacken,
16 eine Vorderansicht des Spannbackens aus 15,
17 eine Draufsicht auf den Gewindering,
18 den Schnitt XVIII-XVIII aus 17,
19 eine der 1 entsprechende Darstellung einer Ausführungsform mit Distanzhülse,
20 eine perspektivische Darstellung der isolierten Distanzhülse,
21 eine der 1 entsprechende Darstellung einer Ausführungsform mit drehbar auf der Spannhülse gelagerter Schützhülse,
22 eine der 1 entsprechende Darstellung einer Ausführungsform mit drehbar am Futterkörper gelagerteer Schutzhülse,
23 eine der 22 entsprechende Darstellung einer weiteren Ausführungsform mit Klemmsperre, und
24 den Schnitt XXIV-XXIV aus 23.
Das in der Zeichnung dargestellte Bohrfutter 1 weist einen zur Kopplung mit einer in der Zeichnung nicht dargestellten Bohrspindel einer gleichfalls nicht gezeigten Bohrmaschine ausgebildeten Futterkörper 2 mit einer Spindelaufnahme 3 auf, in dem in geneigt zur Futterachse 4 verlaufenden, in eine Werkzeugaufnahme 5 mündenden Führungsaufnahmen 6 Spannbacken 7 längsverschieblich geführt sind. Die Spannbacken 7 besitzen an der radial außen liegenden Seite jeweils eine Zahnreihe 8, die mit einem Spindelgewinde 9 einer am Futterkörper 2 geführten Spindelmutter 10 in Eingriff stehen. Darüberhinaus besitzt das Bohrfutter 1 Betätigungsmittel 11, die der rotatorischen Verstellung der Spindelmutter 10 um die Futterachse 4 sowie der zeitgleichen translatorischen Verstellung der Spindelmutter 10 parallel zur Futterachse 4 dienen. Dabei erfolgt die translatorische und rotatorische Verstellung der Spindelmutter 10 aufeinander abgestimmt in der Weise, daß beide Verstellungen eine Bewegung der Spannbacken 7 in der dem Spannen entsprechenden Richtung oder der dem Lösen der Einspannung entsprechenden Richtung bewirken.
Die Betätigungsmittel 11 umfassen eine Spannhülse 12, die in Antriebsverbindung mit der Spindelmutter 10 steht, wobei die Spannhülse 12 drehfest und axial unverschiebbar mit einem Gewindering 13 verbunden ist, der in ein auf dem Futterkörper 2 koaxial zur Futterachse 4 ausgebildetes Gewinde 14 eingreift. Der Gewindering 13 liegt axial nach vorn, also in Richtung der Werkzeugaufnahme 5, der Spindelmutter 10 an, und zwar mittelbar abgestützt über einen zwischen dem Gewindering 13 und der Spindelmutter 10 angeordneten Druckring 15. Zwischen dem Gewindering 13 und der Spindelmutter 10 ist weiterhin ein Kugellager 16 angeordnet, das bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel in einer Ringnut 17 des Gewinderinges 13 angeordnet ist und auf dem Druckring 15 aufliegt. Der Gewindering 13 weist einen das Gewinde 14 tragenden Ringbund 18 auf, dessen axiale Erstreckung gegenüber dem radial außen liegenden Rand 19 vergrößert ist. Im Gewindering 13 sind Entstaubungsöffnungen 20 ausgebildet.
Wie insbesondere aus den 2 und 3 ersichtlich ist, ist zwischen der Spannhülse 12 und der Spindelmutter 10 eine Rutschkupplung 21 realisiert, so daß eine Verdrehung der Spannhülse 12 gegenüber dem Futterkörper 2 auch dann noch möglich ist, wenn die Spannbacken 7 an dem Werkzeugschaft zur Anlage gekommen sind und eine weitere Verdrehung der Spindelmutter 10 verhindert ist. Dabei ist es möglich, daß das Ansprechen der Rutschkupplung 21 akustisch oder taktiell wahrnehmbar gestaltet ist. Die fortgesetzte Verdrehung der Spannhülse 12 resultiert in einer gleichfalls fortgesetzten translatorischen Verstellung der Spindelmutter 10 mit der daraus resultierenden Erhöhung der Spannkraft. 1 läßt erkennen, daß die Spindelmutter 10 ein Spindelgewinde 9 großer Steigung und der Gewindering 13 demgegenüber ein Gewinde 14 kleinerer Steigung aufweist, so daß eine Schnellverstellung der Spannbacken 7 realisiert ist infolge der rotatorischen Verstellung der Spindelmutter 10, gepaart mit einer großen Erhöhung der Spannkraft infolge der rotatorischen Verstellung des Gewinderinges 13 mit der daraus resultierenden translatorischen Verstellung der Spindelmutter 10.
Die Steigung des Spindelgewindes 9 der Spindelmutter 10 ist dabei so bemessen, daß ein Drehwinkel kleiner als 360° die Verstellung der Spannbacken 7 zwischen ihren beiden Extrempositionen in den Führungsaufnahmen 6 ermöglicht. Weiterhin ist der Spannhülse 12 eine Mehrzahl von Rastsitzen 44 zugeordnet zur Festlegung ihrer anfänglichen Drehlage gegenüber dem Futterkörper 2 beim Start des Spannvorganges, wobei für den Nutzer der Wahl des Rastsitzes 44 erleichtert ist durch die Anordnung von Lehren 22 zur Bestimmung des Durchmessers des Werkzeugschaftes auf der Oberfläche des Bohrfutters 1. Die Rastsitze 44 sind am axial vorderen Ende des Futterkörpers 2 zwischen der Spannhülse 12 und dem Futterkörper 2 ausgebildet, wobei ein beim Einrasten der Rastsitze 44 sinnlich wahrnehmbarer Indikator vorgesehen ist, der bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel taktiell wahrnehmbar ist, allerdings auch so gestaltet sein kann, daß er optisch oder akustisch wirkt.
Die Spindelmutter 10 ist axial von hinten in die Spannhülse 12 eingesteckt und die Spannhülse 12 von vorn auf den Futterkörper 2 aufeschoben sowie gegenüber diesem mittels eines den Gewindering 13 hintergreifenden Sicherungsringes 23 axial gesichert. Die Spindelmutter 10 ist als Spindelhülse 24 gestaltet mit einem ersten, parallel zur Futterachse 4 ausgerichteten, der Führung auf dem Futterkörper 2 dienenden Abschnitt und mit einem zweiten, parallel zu den Führungsaufnahmen 6 orientierten Abschnitt, der das Spindelgewinde 9 der Spindelmutter 10 trägt. Wie insbesondere 1 erkennen läßt, besitzt die Spannhülse 12 einen parallel zu dem zweiten Abschnitt der Spindelhülse 24 verlaufenden Abschnitt, der gleichfalls der axialen Sicherung der Spannhülse 12 nach hinten dient und darüberhinaus die Mitnahme der Spindelhülse 24 bei der axial nach hinten gerichteten translatorischen Verstellung bewirkt.
Weiterhin ist eine zwischen der Spannhülse 12 und dem Futterkörper 2 wirkende Verriegelungseinrichtung 25 vorhanden mit einer mit dem Futterkörper 2 drehfest gekoppelten Sperrverzahnung 26, die bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel durch einen auf dem Futterkörper 2 ausgebildeten Zahnkranz 27 gebildet ist mit einer den axialen Verstellweg der Spindelmutter 10 übersteigenden axialen Verstreckung. Hinzuweisen ist allerdings darauf, daß die Sperrverzahnung 26 nicht zwingend unmittelbar an dem Futterkörper 2 ausgebildet sein muß, sondern auch einem Bauteil zugeordnet sein kann, das drehfest mit dem Futterkörper 2 verbunden ist. Das Verriegelungsglied 28 ist in dem zweiten Abschnitt der Spindelhülse 24 angeordnet und als Federbügel 29 gebildet mit einem Sperrnocken 30, der mit einer Steuerkurve 31 der Spannhülse 12 zusammenwirkt und an seinem freien Ende die Sperrklinke 32 trägt.
Die Steuerkurve 31 ist auf der Innenumfangsfläche einer drehfest mit der Spannhülse 12 gekoppelten Kurvenhülse 33 ausgebildet, die aus Kunststoff gefertigt ist, während für die Spannhülse 12 vorzugsweise Metall als Werkstoff gewählt ist. Die Kurvenhülse 33 besitzt an ihrem axial vorderen Ende einen radial verlaufenden Bund 34 mit mindestens einer, in dem gezeigten Ausführungsbeispiel drei Aufnahmen 35, wobei die Spannhülse 12 an ihrem axial vorderen Ende einen umgebördelten Rand 36 aufweist mit radial nach innen weisenden Nocken 37 in einer der Anzahl der Aufnahme 35 entsprechenden Anzahl. Die Nocken 37 greifen drehschlüssig in die Aufnahmen 35 ein. Zwischen der Spindelmutter 10 und der Spannhülse 12 sind Anschläge 38 ausgebildet zur Begrenzung des Drehwinkels ihrer Relativdrehung (4). Die Steuerkurve 31 weist eine Nockenaufnahme 39 auf, in der der Sperrnocken 30 in der Entriegelungsstellung aufgenommen ist (2) und aus der der Sperrnocken 30 beim Übergang in die Verriegelungsstellung austritt, wobei der Sperrnocken 30 und die Nockenaufnahme 39 der Drehmitnahme der Spindelmutter 10 bei Verdrehung der Spannhülse 12 sowie der Realisierung der Rutschkupplung 21 dienen.
Die Sperrzähne der Sperrverzahnung 26 und die Sperrklinke 32 in der Verriegelungsstellung liegen einander in derartigen Flankenneigungen an, daß eine Verdrehung der Spannhülse 12 in der dem Öffnen entsprechenden Richtung gesperrt und eine Verdrehung der Spannhülse 12 in der dem Spannen entsprechenden Richtung ermöglicht ist.
Neben der Wahl eines metallischen Werkstoffs für die Spannhülse 12 zu deren Schutz vor Beschädigungen ist es gleichfalls möglich, daß axial vor der Spannhülse 12 eine Schutzhülse 45 drehbar gelagert ist, die bei der Ausführungsform gemäß 21 drehbar an der Spannhülse 12 gelagert ist, während die 22 und 23 Ausführungsformen zeigen, bei denen die Schutzhülse 45 an dem Futterkörper 2 drehbar gelagert ist in einem den axialen Verstellweg der Spindelmutter 10 übersteigenden Abstand von der Spannhülse 12, wenn diese sich in ihrer rückwärtigen Extremposition befindet. Die Schutzhülse 45 schützt dabei nicht nur die Spannhülse 12, sondern auch die Funktion des Bohrfutters 1 im Bohrbetrieb, da beim Durchbohren einer Wand nicht die Spannhülse 12 in Kontakt mit dieser Wand kommen und dabei ein Drehmoment erfahren kann, das die Verdrehung der Spannhülse 12 im Sinne eines Öffnens oder Schließens des Bohrfutters 1 bewirkt.
Die Spindelmutter 10 besitzt weiterhin einen Backenanschlag 42 zur Begrenzung der Verdrehung der Spannhülse 12, wenn diese sich in ihrer rückwärtigen Extremposition befindet, um Klemmungen zu vermeiden. Sollten es dennoch zu Klemmungen oder zu einer zu festen Einspannung kommen, sind am Futterkörper 2 Schlüsselflächen 41 zum Ansatz eines Maul- oder Ringschlüssels (19) oder in der axialen Stirnseite Bohrungen 43 zum Einsetzen von Stiften ausgebildet (1), mit denen ein großes Drehmoment auf den Futterkörper 2 ausgeübt werden kann bei Festhalten der Drehlage der Spannhülse 12.
In den 21 bis 23 sind Ausführungsformen gezeigt, bei denen zwischen dem Gewindering 13 und der Spindelmutter 10 eine Distanzhülse 46 angeordnet ist, die an ihrem axial oberen Ende einen radial verlaufenden Kontaktbund aufweist, der als der Druckring 15 fungiert. Die Distanzhülse 46 ist konisch gestaltet, drehfest gegenüber dem Futterkörper 2 angeordnet und weist in ihrer Hülsenwandung 47 Öffnungen 48 für den Durchtritt der Spannbacken 7 auf, so daß gegenüber der Ausführungsform aus 1 sehr platzsparend die Antriebsverbindung zwischen dem Gewindering 13 und der Spindelhülse 24 realisiert ist.
Im folgenden wird die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Bohrfutters 1 kurz erläutert. In 1 ist einer der drei verwendeten Spannbacken 7 gezeigt, und zwar mit durchgezogenen Linien in seiner dem größten Spanndurchmesser entsprechenden Extremposition, während strichliert die andere Extremposition des Spannbacken 7 dargestellt ist. Zum Einspannen eines Werkzeuges wird von dem Nutzer die Spannhülse 12 ergriffen und in der dem Spannen ensprechenden Richtung verdreht in Richtung des Pfeiles S in 2. Die Verdrehung der Spannhülse 12 bewirkt eine Drehmitnahme der Spindelmutter 10, da die in Drehrichtung rückwärtige Wandung 40 der Nockenaufnahme 39 aus der Steuerkurve 31 der Kurvenhülse 33 an dem Sperrnocken 30 des Sperrgliedes 28 zur Anlage kommt und dieses sowie die das Sperrglied 28 tragende Spindelhülse 24 mitnimmt. Bei der Verdrehung der Spannhülse 12 erfolgt zeitgleich auch eine Verdrehung des drehfest mit der Spannhülse 12 gekoppelten Gewinderinges 13, so daß auf zweifache Weise eine Verstellung der Spannbacken 7 in ihren Führungsaufnahmen 6 erfolgt, nämlich zum einen durch die rotatorische Verstellung der Spindelhülse 24 sowie der zeitgleich erfolgenden translatorischen Verstellung der Spindelhülse 24, die dabei auch die Spannbacken 7 mitnimmt. Kommen die Spannbacken 7 an dem Werkzeugschaft zur Anlage, erhöht sich bei einer bestimmten Spannkraft der Drehwiderstand soweit, daß die Rutschkupplung 21 anspricht und die in Drehrichtung rückwärtige Wandung 40 der Nockenaufnahme 39 über den Sperrnocken 30 gleitet und diesen dabei zum Eingriff in die Sperrverzahnung 26 zwingt. Eine fortgesetzte Verdrehung der Spannhülse 12 resultiert dann nicht mehr in einer Verdrehung der Spindelhülse 24, wohl aber noch in einer Verdrehung des Gewinderinges 13 mit der fortgesetzt andauernden translatorischen Verstellung der Spindelhülse 24 zur Erhöhung der Spannkraft. Um dabei eine übermäßige Erhöhung der Spannkraft zu vermeiden, die ein Lösen der Einspannung bei Drehung der Spannhülse 12 in Richtung des Pfeiles 2 verhindern oder zumindest erschweren könnte, ist der Nachspannweg begrenzt, wie sich insbesondere aus 4 erkennen läßt.
Zum Lösen der Einspannung ist lediglich die Drehrichtung der Spannhülse 12 umzukehren, wodurch der Gewindering 13 wieder in seine Ausgangslage verdreht wird, in der der Axialhub für die Verstellung der Spindelhülse 24 erneut zur Verfügung steht.

1: Bohrfutter
2: Futterkörper
3: Spindelaufnahme
4: Futterachse
5: Werkzeugaufnahme
6: Führungsaufnahmen
7: Spannbacken
8: Zahnreihe
9: Spindelgewinde
10: Spindelmutter
11: Betätigungsmittel
12: Spannhülse
13: Gewindering
14: Gewinde
15: Druckring
16: Kugellager
17: Ringnut
18: Ringbund
19: Rand des Gewinderinges, radial außen liegend
20: Entstaubungsöffnungen
21: Rutschkupplung
22: Lehre
23: Sicherungsring
24: Spindelhülse
25: Verriegelungseinrichtung
26: Sperrverzahnung
27: Zahnkranz
28: Verriegelungsglied
29: Federbügel
30: Sperrnocken
31: Steuerkurve
32: Sperrklinke
33: Kurvenhülse
34: Bund
35: Aufnahmen
36: Rand der Spannhülse, umgebördelt
37: Nocken
38: Anschläge
39: Nockenaufnahme
40: Wandung
41: Schlüsselfläche
42: Backenanschlag
43: Bohrungen
44: Rastsitz
45: Schutzhülse
46: Distanzhülse
47: Hülsenwandung
48: Öffnung

Claims

Bohrfutter mit einem zur Kopplung mit einer Bohrspindel einer Bohrmaschine ausgebildeten Futterkörper (2), in dem in geneigt zur Futterachse (4) verlaufenden, in eine Werkzeugaufnahme (5) mündenden Führungsaufnahmen (6) Spannbacken (7) längsverschieblich geführt sind, die an der radial außen liegenden Seite eine Zahnreihe (8) aufweisen, die mit einem Spindelgewinde (9) einer am Futterkörper (2) geführten Spindelmutter (10) in Eingriff stehen, dadurch gekennzeichnet, daß Betätigungsmittel (11) vorgesehen sind, die der rotatorischen Verstellung der Spindelmutter (10) um die Futterachse (4) und der zeitgleichen translatorischen Verstellung der Spindelmutter (10) parallel zur Futterachse (4) dienen zur Verstellung der Spannbacken (7) in der dem Spannen bzw dem Lösen der Einspannung entsprechenden Richtung.
Bohrfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsmittel (11) eine Spannhülse (12) umfassen, die in Antriebsverbindung mit der Spindelmutter (10) steht, daß die Spannhülse (12) drehfest und axial unverschiebbar mit einem Gewindering (13) verbunden ist, und daß der Gewindering (13) in ein auf dem Futterkörper (2) koaxial zur Futterachse (4) ausgebildetes Gewinde (14) eingreift.
Bohrfutter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindering (13) axial nach vorn, also in Richtung Werkzeugaufnahme (5), der Spindelmutter (10) anliegt.
Bohrfutter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gewindering (13) und der Spindelmutter (10) ein Druckring (15) angeordnet ist.
Bohrfutter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gewindering (13) und der Spindelmutter (10) ein Kugellager (16) angeordnet ist.
Bohrfutter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kugellager (16) in einer Ringnut (17) des Gewinderinges (13) angeordnet ist.
Bohrfutter nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindering (13) einen das Gewinde (14) tragenden Ringbund (18) aufweist, dessen axiale Erstreckung gegenüber dem radial außen liegenden Rand (19) vergrößert ist.
Bohrfutter nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Gewindering (13) Entstaubungsöffnungen (20) ausgebildet sind.
Bohrfutter nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Spannhülse (12) und der Spindelmutter (10) eine Rutschkupplung (21) ausgebildet ist.
Bohrfutter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindelmutter (10) ein Spindelgewinde (9) großer Steigung und der Gewindering (13) demgegenüber ein Gewinde (14) kleinerer Steigung aufweist.
Bohrfutter nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindelmutter (10) axial von hinten in die Spannhülse (12) eingesteckt und die Spannhülse (12) von vorn auf den Futterkörper (2) aufgeschoben und gegenüber diesem mittels eines den Gewindering (13) hintergreifenden Sicherungsringes (23) axial gesichert ist.
Bohrfutter nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindelmutter (10) als Spindelhülse (24) gestaltet ist mit einem ersten, parallel zur Futterachse (4) ausgerichteten, der Führung auf dem Futterkörper dienenden Abschnitt, und mit einem zweiten, parallel zu den Führungsaufnahmen (6) orientierten Abschnitt, der das Spindelgewinde (9) der Spindelmutter (10) trägt.
Bohrfutter nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine zwischen der Spannhülse (12) und dem Futterkörper (2) wirkende Verriegelungseinrichtung (25) vorgesehen ist mit einer mit dem Futterkörper (2) drehfest gekoppelten Sperrverzahnung (26), einem der Spindelmutter (10) zugeordneten Verriegelungsglied (28) und einer der Spannhülse (12) zugeordneten Steuerkurve (31) zum Einrücken des Verriegelungsgliedes (28) in die Sperrverzahnung (26) bzw dem Ausrücken aus der Sperrverzahnung (26) bei einer Relativdrehung der Spannhülse (12) gegenüber der Spindelmutter (10).
Bohrfutter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Verriegelungsglied (28) als Federbügel (29) gebildet ist mit einem Sperrnocken (30), der mit einer Steuerkurve (31) der Spannhülse (12) zusammenwirkt und an seinem freien Ende die Sperrklinke (32) trägt.
Bohrfutter nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkurve (31) auf der Innenumfangsfläche einer drehfest mit der Spannhülse (12) gekoppelten Kurvenhülse (33) ausgebildet ist.
Bohrfutter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenhülse (33) aus Kunststoff, vorzugsweise als Spritzgußteil gebildet ist.
Bohrfutter nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenhülse (33) an ihrem axial vorderen Ende einen radial verlaufenden Bund (34) aufweist mit mindestens einer Aufnahme (35), und daß die Spannhülse (12) an ihrem axial vorderen Ende einen umgebördelten Rand (36) aufweist mit mindestens einem radial nach innen weisenden Nocken (37) zum drehschlüssigen Eingriff in die Aufnahme (35).
Bohrfutter nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Spindelmutter (10) und der Spannhülse (12) Anschläge (38) ausgebildet sind zur Begrenzung des Drehwinkels ihrer Relativdrehung.
Bohrfutter nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkurve (31) eine Nockenaufnahme (39) aufweist, in der der Sperrnocken (30) in der Entriegelungsstellung aufgenommen ist und aus der der Sperrnocken (30) beim Übergang in die Verriegelungsstellung austritt.
Bohrfutter nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrnocken (30) und die Nockenaufnahme (39) der Drehmitnahme der Spindelmutter (10) bei Verdrehung der Spannhülse (12) sowie der Realisierung der Rutschkupplung (21) dienen.
Bohrfutter nach einem der Ansprüche 13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrzähne der Sperrverzahnung (26) und die Sperrklinke (22) in der Verriegelungsstellung in derartiger Flankenneigung anliegen, daß eine Verdrehung der Spannhülse (12) in der dem Öffnen entsprechenden Richtung gesperrt und eine Verdrehung der Spannhülse (12) in der dem Spannen entsprechenden Richtung ermöglicht ist.
Bohrfutter nach einem der Ansprüche 13 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Verriegelungsglied (28) in dem zweiten Abschnitt der Spindelhülse (24) angeordnet ist.
Bohrfutter nach einem der Ansprüche 13 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrverzahnung (26) als ein auf dem Futterkörper (2) ausgebildeter Zahnkranz (27) gebildet ist mit einer den axialen Verstellweg der Spindelmutter (10) übersteigenden axialen Erstreckung.
Bohrfutter nach einem der Ansprüche 10 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung des Spindelgewindes (9) der Spindelmutter (10) so bemessen ist, daß ein Drehwinkel kleiner als 360° die Verstellung der Spannbacken (7) zwischen ihren beiden Extrempositionen in den Führungsaufnahmen (6) ermöglicht.
Bohrfutter nach einem der Ansprüche 10 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannhülse (12) eine Mehrzahl von Rastsitzen (44) zugeordnet ist zur Festlegung ihrer anfänglichen Drehlage gegenüber dem Futterkörper (2).
Bohrfutter nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastsitze (44) am axial vorderen Ende des Futterkörpers (2) zwischen der Spannhülse (12) und dem Futterkörper (2) ausgebildet sind.
Bohrfutter nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Oberfläche des Bohrfutters (1) Lehren (22) zur Bestimmung des Durchmessers des Werkzeugschaftes und der Wahl des Rastsitzes (44) zugeordnet sind.
Bohrfutter nach einem der Ansprüche 2 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannhülse (12) aus Metall gefertigt ist.
Bohrfutter nach einem der Ansprüche 2 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß axial vor der Spannhülse (12) eine Schutzhülse (45) drehbar angeordnet ist.
Bohrfutter nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzhülse (45) an der Spannhülse (12) drehbar gelagert ist.
Bohrfutter nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzhülse (45) an dem Futterkörper (2) drehbar gelagert ist in einem den axialen Verstellweg der Spindelmutter (10) übersteigenden Abstand von der Spannhülse (12), wenn diese sich in ihrer rückwärtigen Extremposition befindet.
Bohrfutter nach einem der Ansprüche 2 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindelmutter (10) einen Backenanschlag (42) zur Begrenzung der Verdrehung der Spannhülse (12) besitzt, wenn diese sich in ihrer rückwärtigen Extremposition befindet.
Bohrfutter nach einem der Ansprüche 3 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gewindering (13) und der Spindelmutter (10) eine Distanzhülse (46) angeordnet ist.
Bohrfutter nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzhülse (46) an ihrem axial oberen und/oder unteren Ende radial verlaufende Kontaktbünde aufweist.
Bohrfutter nach Anspruch 33 oder 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzhülse (46) konisch gestaltet ist.
Bohrfutter nach einem der Ansprüche 33 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzhülse (46) drehfest gegenüber dem Futterkörper (2) angeordnet ist und in ihrer Hülsenwandung (47) Öffnungen (48) für den Durchtritt der Spannbacken (7) aufweist.
Bohrfutter nach einem der Ansprüche 25 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß ein beim Einrasten eines der Rastsitze (44) sinnlich wahrnehmbarer Indikator vorgesehen ist.
Bohrfutter nach Anspruch 37, daß der Indikator optisch, akustisch oder taktiell wahrnehmbar ist.