DE1652739B2

DE1652739B2 - Schluesselloses backenspannfutter

Info

Publication number: DE1652739B2
Application number: DE19681652739
Authority: DE
Inventors: Jack Lazier Leesburg Ind. Harms (V.StA.)
Original assignee: Zimmer Manufacturing Co., Warsaw, Ind. (V.StA.)
Priority date: 1967-03-03
Filing date: 1968-03-01
Publication date: 1973-05-03
Also published as: GB1203152A; DE1652739A1; DE1652739C3; US3506277A; FR1568955A

Description

Die Erfindung betrifft ein schlüsselloses Backenspannfutter mit einem mit der antreibenden Spindel gekoppelten Backenspannfutterkörper und einer hierauf drehbar angeordneten Einstellhülsc für die Sr>.:nnbacken mit einer Feststelleinrichtung.

Bei einer großen Zahl von BohVorgängen oder ähnlichen Arbeiten mit drehenden Werkzeugen wird verlangt, daß das Werkzeug im Spannfutter so sicher eingespannt ist, daß ein Herausfallen während des Arbeitsvorganges nicht möglich ist. Dabei soll das Auswechseln des Werkzeuges ohne die Benutzung eines Schlüssels möglich sein.

Insbesondere bei Anwendungsfällen in der Chirurgie oder der Zahntechnik sind Sicherheit :md rasche

ίο Arbeitsmöglichkeit höchstes Gebot. Außerdem kommt bei diesen speziellen (aber auch bei anderen) Anwendungsgebieten h,nzu, daß eine Umkehr der D-ehrichtung des Werkzeuges oft wünschenswert oder sogar notwendig ist. Gerade in diesen Fällen

muß aber ebenfalls die Sicherheit gewährleistet und die rasche Betätigungsmöglichkeit beibehalten werden. Bei schlüsseiiosen Spannfuttern für Werkzeuge, die vorwärts und rückwärts laufen sollen, ist es daher wichtig und bei chirurgischen Geräten unerläßliche

Voraussetzung, daß sich das Werkzeug bei der Rückwärtsdrehung"nicht lockert, wobei es dann schlagen oder völlig herausfallen könnte.

Bei Spannfuttern, die ohne Schlüssel betätigt werden sollen, ist es notwendig, daß nach dem Einspannen des Werkzeuges in das Futter die Backen dieses Futters in ihrem eingestellten Zustand verbleiben. Dabei muß darauf geachtet werden, daß die die Bakken bewegende Einstellhülse, die von einer Bedienungsperson von Hand betätigt wird, eine Arretie- rung erfährt, die sich auch beim Lauf der Vorrichtung nicht lösen kann.

In der USA.-Patentschrift 3 244 428 wird beispielsweise ein s~hlüsselloses Backenspannfutter beschrieben, bei welchem eine derartige Arretierung im wesentlichen darin besteht, daß die Einsiellhülse über elastische Elemente mit einem an dem Spindelende angebrachten Hauptkörper in einer Reibungsverbindung steht. Einstellschrauben sind für die Bestimmung der Größe der Reibungskraft an jedem elastischen Element vorgesehen. Außerdem wird bei diesem Backenspannfutter das Drehmoment der Antriebsspindcl über Zwischenelementc auf die Spannbacken übertragen.

Die Nachteile dieser bekannten Vorrichtung sind folgende: Wird die Reibungskraft zu schwach eingestellt, so kann sich die Einstellhülsc während des Betriebs leicht lockern, und die Backen können sich lösen. Ist die Reibungskraft der Elemente zu stark eingestellt, so besteht die Gefahr, daß beim Einspannen des Werkzeuges dieses nicht fest genug eingespannt wird und damit während des Betriebes aus der Vorrichtung herausgeschleudert werden kann. Die damit verbundenen Gefahren liegen auf der Hand.

Außerdem sind diese elastischen Elemente, die für die Ausiioung der Reibungskraft verantwortlich sind, einem gegenüber metallischen Elementen bedeutend größeren Verschleiß ausgesetzt und müssen daher öfters ausgewechselt werden. Durch den Verschleiß bedingt ist auch laufend eine Nachjustierung der Ein-Stellschrauben notwendig. Soll diese Reibungsarretierung wirksam sein, so muß sie vcrhäHnismäßig reibungsschlüssig eingestellt sein. Das bedeutet, daß die Betätigung des Futters seitens einer Bedienungsperson mit einem größeren Kraftaufwand als üblich ver-

f>5 bunden ist. Des weiteren kann das Spannfutter nicht in beiden Drehrichtungen betrieben werden, da bei Ausübung eines großen Drehmoments in ;.> Löser ich tung« die Reibungskraft zur Arretierung der Einstell-

hülse gegebenenfalls nicht ausreicht. Auch ist die nur einer Feststelleinrichtung 10. die mit einem bekann-

icibungssehlüssig wirkende Drehmomentsübertra- ten Spannfutter 11 kombiniert ist. so daß eine schlüs-

fung zwischen Spindel und Spannfutter als nachteilig sellose Einstellung und eine sichere Arretierung des

anzusehen. Spannfutters möglich ist. Das Spannfutter 11 weist

Es ist von daher Aufgabe der Erfindung, ein 5 einen Gewindekonus 12 auf, an dem eine hinstell- »-■hlüsselloses, sicher auf der Antriebsspindel sitzen- hülse 13 mittels Kugeln 14 eines Kugellagers d; jhbar des Spannfutter zu schaffen, in welches das Werk- gelagert ist. Im Innern der Einstellhülse 13 ist eine Zeug selbständig unlösbar eingespannt werden kann, Vielzahl von im wesentlichen axial ausgerichteten derart, daß Werkzeug bzw. Spannfutter in beiden Führungen 15 eingearbeitet, die unter einem be-Drehrichtungen betrieben werden können, wobei io stimmten Winke! einwärts verlaufen und die Spanneine schlupffreie Übertragung des Drehmoments von backen 16 aufnehmen, die mit einer Verzahnung 16« der Spindel auf das Spannfutter erreicht werden soll. versehen sind, die jeweils in das Gewinde des Gewin-

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem dekonus 12 eingreifen, wie dies die Fig. 2 zeigi. Backenspannfutter der eingangs genannten Art da- Dreht sich nun der Gewindekonus 12 relativ gegendui'ch gelöst, daß die Einstellhülse mit einem eine 15 über der Einstellhülse 13 in einer bestimmten Richn.xiale Verzahnung aufweisenden Bund versehen ist, lung, so werden die Spannbacken 16 nach unten serin die eine Verzahnung einer auf der Spindel drehfest schoben und umschließen das Werkzeug, das bei- und axial verschiebbar angeordneten Sperrhülsc ein- spielsweise ein Bohr., oder ein Schleifwerkzeug greift, die durch den Druck eine· Feder in Arbeits- (nicht dargestellt) von bekannter Art sein kann; ist stellung und gegen diesen Druck in Lösestellung be- =u hingegen die Verdrehung in entgegengesetzter Richwegbar ist. tung. so bewegen sich die Backen 16 nach oben und

Nlit der Erfindung wird erreicht, daß die Arretie- geben das Werkzeug frei.

rung der Einstellhülse für die Einstellung der Spann- Auf der Oberseite der Einstellhülse 13 erhebt sich

backen formschlüssig erfolgt, und zwar für beide ein nach oben überstehender Bund 17. der auf seiner

Drehrichtungen des Spannfutters. Das Aufheben der 25 Stirnfläche eine Verzahnung 18 aufweist, die mit der

Arretierung erfolgt durch eine leicht durchführbare, Feststelleinrichtung 10 in Verbindung treten kann, so

axiale Verschiebung der Sperrhülse. daß eine Rclativdrehung zwischen dem Gewindeko-

Die schlupffreie Übertragung des Drehmoments nus 12 und der Einstellhülse 13 während des Boh-

vun der Spindel auf das Spannfutter wird dadurch er- rens verhindert wird, was weiter unten noch erläutert

reicht, daß die Antriebsspindel über ein Sechskant- 30 wird.

abschnitt drehfest mit der Sperrhülse verbunden ist. Die Feststelleinrichtung 10 weist eine Sperrhülse

die über die Verzahnung eine direkte, formschlüssige 20 auf, die gegenüber der Spindel 21 in axialer Rich-

Antriebsverbindung herstellt, so daß Spannfutter und tung bewegbar ist. Das untere Ende der Spindel 2Ϊ

Spindel wie eine Einheit vorwärts oder rückwärts ge- läuft in einen Konus 22 aus. auf den der Gewindeko-

dreht werden können, ohne daß sich das Spannfutter 35 nus 12 des Spannfutters reibschlüssig verdrehfest

in Lösestellung drehen kann. Vorzugsweise sind die aufgesetzt ist, so daß zwischen der Spindel 21 und

Zähne der Verzahnung so gestaltet, daß eine Fläche dem Gewindekonus 12 eine direkte Antriebsverbin-

in einer Ebene liegt, in der auch die Achse des zu- dung besteht.

sammengesetzten Werkzeughalters liegt, so daß mit Zwischen der Sperrhülse 20 und der Spindel 21 Sicherheit verhindert ist, daß sich die Teile des 40 besteht eine gleitbare Verbindung auf einem Sechs-Spannfutters gegeneinander verdrehen und sich dabei kantabschnitt 23 und einem durchmessergrößeren das Futter öffnet. Hingegen weisen die Zähne auf der Zylinderabschnitt 24 der Spindel, auf die entspregegenüberlicgenden Seite Schrägflächen auf, so daß chende Abschnitte der Sperrhülse 20 aufgeschoben das Anziehen oder Schließen des Spannfutters durch sind. Hier ist von Bedeutung, daß der Scchskantab-Verdrehen c'er Einstellhülse gegenüber der 45 schnitt 23 eine gegenseitice Verdrehung der Spindel Sperrhülse nach Art einer Ratsche leicht durchge- 21 und der Sperrhülse 20 verhindert, so daß beide führt werden kann. Teile zwangläufig miteinander in Triebverbindung

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann auf stehen. An ihrer Stirnseite weist die Sperrhülse 20

einfache Weise dadurch bedient werden, daL die eine Verzahnung 25 auf. die mit der Verzahnung 18

Sperrhülse mit der einen Hand in die Löseslellung 5« an der gegenüberliegenden Stirnfläche des Spannfut-

verschoben wird, während die Einstellhülse des ters 11 korrespondiert. Bei dem bevorzugten Ausfüh-

Spannfuttcrs mit der anderen Hand in der gewünsch- rungsbeispiel sind die Zahnflanken zwei Seilen eines

ten Richtung verdreht wird. Ist dann das Werkzeug gleichschenkligen Dreiecks, wobei die Zahnflanken

in der gewünschten Weise eingestellt und im Spann- 26. 2" in Ebenen längs durch die Spindel 21 liegen,

futter befestigt, wird die Sperrhülse lediglich losge- 55 während die Zahnflanken 26«, 27 « die Hypotenusen

lassen, so daß ihre Zähne unter dem Einfluß der des gleichschenkligen Dreiecks sind und mit den

Federkraft in die Zähne an der Einstcllhülse eingrci- Ebenen der erstgenannten Zahnflanken einen Winkel

fen und damit in der oben beschriebenen Weise das von 45° einschließen. Mit einer solchen Ausbildung

Spannfutter sperren. der Zähne wird verhindert, daß sich die Einstellhülse

In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der 60 des Spannfutters 11 gegenüber der Sperrhülse 20 in

Erfindung beispielsweise dargestellt, und zwar zeigt der einen Richtung verdrehen kann, in welcher näm-

F i g. 1 ein Spannfutter gemäß der Erfindung in lieh die Zahnflanken 26. 27, die parallel zur Achsperspektivischer Ansicht, teils aufgeschnitten, Sperr- richtung ausgerichtet sind, aufeinanderdrückcn, woliiilsc im Eingr'if, gegen eine Verdrehung der Sperrhülsc 20 gegenüber

F i g. 2 das Spannfutter im Längsschnitt, Sperr- 65 dem Spannfutter 11 nach Art einer Ratsche möglich

hülse außer Eingriff. ist, wenn die Verdrehkraft in entgegengesetzter Rich-

Der gesamte Werkzeughalter ist in der Zeichnung tung wirkt und die Zahnflanken 26«, 27« aufeinan-

mit dem Bezueszeichen H bez-eichnet. Er besteht aus de.drückt. Die Zähne der Verzahnungen 18 und 25

sind so gerichtet, daß ein Lösen des Spannfutters 11 bei Drehrichtungsumkehr der Spindel 21 verhindert wird, wogegen sich die Spannbacken 16 festziehen können, wenn sich das Spannfutter 11 nach Art einer Ratsche in der entgegengesetzten Richtung verdreht.

Es sei hier noch aufgeführt, daß die Verzahnungen 18 und 25 auch anders gestaltet sein können, wenn dies wünschenswert erscheint. Es können beispielsweise unter gewissen Umständen die Verzahnungen 18 und 25 in der Weise als gleichschenklige Dreiecke gestaltet sein, daß die gewünschte Sperrwirkung bei der Rückwärtsdrehung erzielt wird, während bei besonderem Kraftaufwand die ratschenartige Verdrehung in beiden Richtungen, also beim Einsetzen des Werkzeugs und bei dessen Herausnahme, möglich ist.

Auf der Außenseite der Sperrhülse 20 ist die Verzahnung 25 durch einen nach unten überstehenden Rand 28 verdeckt, der hauptsächlich den Zweck hat, die Verzahnungen 18 und 25 nach außen abzuschließen und das Eindringen von Fremdkörpern zu verhindern. Außerdem wird die Bedienungsperson durch den Rand 28 geschützt, wenn sie die Sperrhülse 20 anfaßt, denn sie kann auf die Weise weder ihre Finger noch Kleidungsstücke zwischen die Verzahnungen 18 und 25 hineinbringen, wenn diese aufeinandcrdrücken. Eine Anr.chlagscluiltcr 29 auf der Spindel 21 zwischen dem Sechsknntnhschnitt 23 und dem durclunesscrgrößcrcn Zylinderabschnitt 24 begrenzt die Abwärlsversehicbung der Sperrhülse 20, so daß zwischen den Verzahnungen 18 und 25 keine unnötig großen Pressungen auftreten.

Um nun die Verzahnung 25 der Sperrhülse 20 mit der Verzahnung 18 am Spannfutter 11 in Verbindung zu bringen und zu halten, ist in einer Ausnehmung 3!) α der Sperrhülsc 20 eine Schraubenfeder 30 angeordnet, deren untere Windung gegen eine Inncnsi.n .her 31 der Sperrhülsc und deren obere Windung ge;:.-, .-ine Scheibe 32 drückt. Aus der F i g. 2 läßt sich ..·, .'icn. daß die Scheibe 32 auf der Spindel 21 mit;.· . ■:,;■ Schraube 33 einstellbar befestigt ist. die in c■'-.■.. I -^:n-- nut 34 der Spindel 21 eingreift. Oberseite ;". -W- Ausnehmung 30 η durch eine Deckplatte 35 \e· .I-.'¹ -on. die verhindert, daß Fremdkörper in die ' ■."■■ T.iimg 30« hineingclaiigcn können. Die Del.; ;f ist in ein Innengewinde der Sperrhülse

20 hei ."■·;. . !geschraubt. Die Deckplatte 35 hat eine Mitte'"■<>■ ■■·v;: 37. mit der sie die Spindel 21 gleitend umg!.\. ■ ,.; rch eine weitere Führungsflächc für die Vei^ ^: :-.:!-· :wcüung der Teile gegeneinander gcsch; -. : ■■ Eine Nut 38 quer über die Deckplatte 35 mat -:s riügljch. mit einem entsprechenden Werk-ZCU ■.!'.· ?! ittc 35 zu lösen, um in die Ausnehmung 30i ·.:;■; :;en und die einstellbare Scheibe 32 in die ge ν ir, : ·ο Lage verstellen zu können.

ist '.■■■■■λ die Deckplatte 35 abgenommen und die Sclira- ;·. 33 durch eine entsprechende Bohrung 40 der S- ;;: hülse 20 mittels eines Schraubenziehers gelöst. i> Kann die Vorspannung der Feder 30 leicht dad', rch eingestellt werden, daß die Scheibe 32 in axiai ι Richtung entlang der Spindel 21 verschoben wird. v.-;is durch das obere offene Ende der Sperrhü'sc 2;) erfolgen kann. Nachdem die Scheibe 32 in die gewünschte Stellung verstellt ist, wird die Schraube 33 in der Nut 34 in ihrer neuen Stellung angezogen. Danach wird die Deckplatte 35 wieder aufgesetzt.

Zum Auswechseln eines Werkzeugs wird der Werkzeughalter H in senkrechter Lage der Spindel 21 gehalten, wie dies die Zeichnung zeigt, und dabei die Sperrhülse 20 mit einer Hand festgehalten, so daß sie sich nicht dreht, und falls nötig zugleich auf der Spindel 21 nach oben in die entsperrte Stellung verschoben, wie dies durch den Pfeil 45 in der Fig. 2 angedeutet ist. Nun kann die Einstcllhülse 13 des Spannfutters leicht in der erforderlichen Richtung mit der anderen Hand verdreht werden.

ίο Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel greifen die Spannbacken 16 das Werkzeug, wenn sie sich nach unten bewegen, was dann der Fall ist, wenn die Einstellhiilse 13 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird, was durch den Pfeil 50 in F i g. 1 angedeutet ist, und da die Zahnflankcn 26 a, 27« (s. Fig. 2) in dieser Richtung einen Winkel von 45° zur Senkrechten aufweisen, kann die Sperrhülse 20 beim Festziehen des Werkzeugs in seiner Arbeitslagc, die in der F i g. 1 gezeigt ist. verbleiben, wobei dann Sperrhülsc 20 und die Einstcllhülse 13 sich in ihrer Ratschenverbindung, wie oben beschrieben, gegeneinander bewegen. Wie bereits dargelegt, ist jedoch die Form der Verzahnungen 18, 25 nicht auf die gezeigte Ausführungsfcmi beschränkt.

Ist nun das Werkzeug durch die Spannbacken 16 fest eingespannt, indem die Einstellhülse 13 entgegen der Uhrzeigerrichtung bis zum äußerst möglichen verdreht ist. so kann das Werkzeug seine Arbeit beginnen, indem einfach die Antriebswelle 2! in Vorwärtsdrchung versetzt wird, was durch den Pfeil 55 in F i g. 2 angedeutet ist. Zwischen den beiden Teilen 12 und 13 findet dann jedoch keine Relativdrchung mehr statt, da ja diese beiden Teilen beim Einspannen des Werkzeugs mittels der Spannbacken 16 bis zum äußersten gegeneinander verdreht wurden.

Im Gegensatz zu den bekannten Spannfuttern, aber in Übereinstimmung mit der der Erfindung zuarundc liegenden Aufgabe kann nun die Spindel 21 auch in der Gegenrichtung angetrieben werden, was durch den Pfeil 56 angedeutet ist. ohne daß sich dadurch nun das Spannfutter 11 öffnet. Dies ist möglich, da bei diesem Drehsinn das Drehmoment von der Spindel 21 auf die Sperrhülsc 20 über den Scchskantabschnitt 23 und von den parallel zur Achsrichtuna verlaufenden Zahnflankcn 27 der Verzahnung 25 auf die Zahnflankcn 26 der Verzahnur . 18 der Einstellhülsc 13 übertragen wird. Es ist also keine Relativdrehung des Gewindekonus 12 und der Einstellhülsc 13 möglich, weswegen es nun zulässig ist, das Werkzeug in beiden Drehrichtungen zu verwenden, ohne oaß befürchtet werden muß. daß sich das Werkzeug im Spannfutter 11 löst.

Ist der Bohrvorgang oder ein anderer Arbeitsvorgang beendet und soll das Werkzeug aus den Spannbacken 16 gelöst werden, so braucht lediglich die Sperrhiilse 20 nach oben geschoben zu werden, was durch den Pfeil 45 angedeutet ist. wodurch dann die Verzahnungen 18 und 25 auseinandergerückt werden und die Einstellhiilse 13 des Spannfutters 11 im Uhrzeigersinn verdreht werden kann, wie dies durch den Pfeil 51 in Fig. 2 angedeutet ist. Die Spannbacken 16 werden dann, wie eingangs dargelegt, nach oben verschoben, und zwar auf dem spiralförmigen Gewinde des Gewindekonus 12. wobei sie das Wcrkzeug dann freigeben. Da der Sechikantabschnitt 23 verhindert, daß sich die Sperrhiilse 20 auf der Spindel 21 dreht, auch wenn die Sperrhülse sich in der gelösten Stellung beundet, wie dies die F i g. 2 zeigt,

wird, wenn die Sperrhülse mit einer Hand gehalten wird, der Gewindekonus 12 daran gehindert, sich zu drehen, so daß dann die Relaiivdrehung zwischen dem Gewindekonus 12 und der Einstellhülse 13, die zum Lösen erforderlich ist, auftritt.

Die erfindungsgemäße Feststelleinrichtung 10 kann auf Grund ihrer Einfachhsit mit nur einer sehr

kleinen Veränderung am Spannfutter mit einem herkömmlichen Spannfutter verwendet werden. Außerdem ist deutlich erkennbar, daß das Backenspannfutter so gestaltet ist, daß es ohne Verwendung eine; Schlüssels ein einfaches Einspannen oder Lösen de: Werkzeugs im Spannfutter 11 ermöglicht, wodurcr seine Anwendung sehr einfach wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schlüsselloses Backenspannfulter mit einem mit der antreibenden Spindel gekoppelten Bakkenspannfutterkörper und einer hierauf drehbar angeordneten Einstellhülse für die Spannbacken mit einer Feststelleinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellhülse (13) mit einem eine axiale Verzahnung (18) aufweisenden Bund (IT, ersehen ist. in die eine Verzahnung (25) einer auf der Spindel (21) drehfest und axial verschiebbar angeordneten Sperrhülse (20) eingreift, die durch den Druck einer Feder (30) in Arbeitsstellung und gegen diesen Druck in Löscstellung bewegbar ist.

2. Backensnannfutter nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnung (25) auf der Sperrhülse (20) durch zumindest einen Sperrzahn gebildet ist.

3. Backenspannfutter nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnung (25) in Form eines geschlossenen Zahnkranzes gebildet ist, der in die Verzahnung (18) an dor Einstellhülse (13) bei Arbeitsstellung der Sperrhülse (20) eingreift.

4. Backenspannfutter nach Anspruch 1 bis 3. dadurch geken: zeichnet, daß die Zähne beider Verzahnungen (18; 25) mit par°llel zur Achsrichtung verlaufenden Zahnflankcn (26; 27) in die eine Richtung weisen, so daß ine gegenseitige Verdrehung zum Lösen des Spannfutters (11) verhindert ist. und die anderen Zahnflanken (26λ: 27«) schräg geneigt sind, so daß nach Ar^f einer Ra'sche das Festspannen des Spannfutters (11) möglich ist.

5. Backenspannfutter nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen die Verzahnung (25) an der Sperrhülse (20) nach außen abdeckenden Rand (28) zum Schutz gegen Eindringen von Fremdkörpern.

6. Backenspannfutter nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, d.tß sich für die in der Sperrhülse (20) eingesetzte Feder (30) als festes Widerlager des einen Federendes eine Scheibe (32) befindet, die in axialer Richtung auf der Spindel (21) zur Wahl der Federkraft verstellbar ist.

7. Backenspannfutter nach Anspruch 1 bis fi. dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel (21) eine Auflaufschulter (29) für die Sperrhülse (20) aufweist, die einen Axialdruck auf die Verzahnungen (25; 18) verhindert.

8. Backenspannfuttcr nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur drehfesten Verbindung von Spindel (21) und Sperrhülse (20) die Spindel (21) einen polygonalen Abschnitt (23) aufweist und ein entsprechender Hohlraum in der Sperrhülse (20) vorgesehen ist.