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Diese
Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf Spannfutter zur Verwendung
mit Bohrern oder mit elektrisch oder pneumatisch betriebenen Kraftantrieben.
Im besonderen bezieht sich diese Erfindung auf Spannfutter ohne
Schlüssel,
die von Hand oder durch Betätigen
des Antriebsmotors angezogen oder gelöst werden.
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Beide
Arten, hand- und elektrisch oder pneumatisch betriebene Antriebe
sind bekannt. Obwohl der Spiralbohrer das am häufigsten benutzte Werkzeug
an solchen Antrieben ist, kann er auch mit Schraubendrehern, Schraubenschlüsseln, Entgratern,
Schleifsteinen und anderen Schneid- oder Schleifwerkzeugen verwendet
werden. Da die Werkzeugschäfte
unterschiedliche Durchmesser oder mehrkantige Querschnitte haben
können,
sind die Geräte üblicherweise
mit einem Spannfutter ausgerüstet,
das über
einen relativ weiten Bereich verstellt werden kann. Das Spannfutter
kann über
ein Gewinde oder eine Kegelbohrung an dem Antrieb angebracht sein.
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Es
sind bereits verschiedene Spannfutter entwickelt worden. In einem
Spannfutter mit schrägen
Backen, verfügt
das Mittelstück über drei
Durchgänge,
die in einem Abstand von etwa 120° angeordnet
sind. Die Durchgänge
sind so konfiguriert, dass sich deren Achsenverlängerungen an einem Punkt entlang
der Futterachse vor dem Futter treffen. Die Durchgänge beherbergen
drei Backen, die sich in den Durchgängen bewegen können, um
einen zylindrischen Werkzeugschaft zu fassen, der ungefähr entlang
der Mittelachse des Futters eingesetzt wird. Das Futter enthält eine
Mutter, die sich um das Zentrum des Futters dreht, und die auf die
Gewinde der Backen wirkt, so dass die Drehung der Mutter die Backen
in die eine oder andere Richtung innerhalb der Durchgänge bewegt.
Das Mittelstück
ist auf der An triebswelle des Antriebs angebracht und ist so konfiguriert,
dass die Drehung des Mittelstücks
in eine Richtung in Hinsicht auf die Mutter, die Backen dazu zwingt,
den Werkzeugschaft festzuhalten, während eine Drehung in die andere
Richtung den Halt löst. Solch
ein Futter benötigt
keinen Futterschlüssel, wenn
es von Hand gedreht wird. Ein Beispiel für solch ein Futter wird in
US 5.125.673 A unter
dem Namen "Non-impact
Keyless Chuck" (Non-Impact-Spannfutter
ohne Schlüssel)
offenbart. Es sind verschiedene Konfigurationen von Spannfuttern ohne
Schlüssel
bekannt und wünschenswert
für eine Reihe
von Anwendungen.
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So
zeigt auch die
DE 94
21 725 U1 ein gattungsgemäßes Spannfutter, das ebenfalls
ohne Futterschlüssel
betätigbar
ist. Zudem ist dem Spannfutter ein Verriegelungsmechanismus zugeordnet.
Um das Spannfutter in angezogenem Zustand arretieren zu können, weist
das Mittelstück
des Futters gemäß der Erfindung
eine Randverzahnung auf. Der Mantel, über den die Drehbewegung des
Futters auf die Backen übertragen
wird, besitzt zudem ein Profil-Verriegelungselement,
das zum Eingriff in die Verzahnung des Mittelstücks mittels eines Ringes betätigt wird. Da
das Futter sowohl beim Öffnen
als auch beim Schließen
durch Handhabung des Mantels manuell betätigt wird, genügt es, dass
man nach Abschluss des Schließens
den Ring zum Verriegeln und vor dem Öffnen des Futters den Ring
zum Entriegeln betätigt.
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Diese
jetzige Erfindung lässt
die vorangegangenen Betrachtungen gelten und richtet sich an diese
und andere frühere
Konstruktionen und Methoden.
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Dementsprechend
ist die Aufgabe dieser jetzigen Erfindung ein verbessertes Futter
zu schaffen.
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Eine
andere Aufgabe der jetzigen Erfindung ist ein Futter zu schaffen,
welches ein drehbares Hülsenteil
hat und einen zweiten Rückhaltemechanismus
an der Hülse,
um eine nach vorn gerichtete axiale Bewegung der Hülse hin sichtlich
des Mittelstücks des
Futters zu verhindern, wenn das Futter versagt.
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Diese
und andere Aufgaben werden dadurch gelöst, dass ein Futter geschaffen
wird zum Einsatz in einem hand- oder maschinengetriebenen Antrieb mit
einer drehbaren Antriebswelle. Das Futter besteht aus einem im wesentlichen
zylindrischen Mittelstück
mit einem vorderen und hinteren Abschnitt. Der hintere Abschnitt
hat eine mittige Bohrung, in die die Antriebswelle des Antriebs
paßt.
Eine im wesentlichen zylindrische Hülse stülpt sich über den vorderen Abschnitt
des Mittelstücks.
Ein erster Rückhaltemechanismus
wirkt mit der Hülse
und dem Mittelstück zusammen,
um eine nach vorne gerichtete axiale Bewegung der Hülse in Bezug
auf das Mittelstück
zu verhindern. Ein zweiter Rückhaltemechanismus
ist an der Hülse
angebracht, so dass für
den Fall, dass der erste Rückhaltemechanismus
versagt, der zweite Rückhaltemechanismus
am Mittelstück
einsetzt, um zu verhindern, dass eine nach vorne gerichtete axiale Bewegung
der Hülse
in Bezug auf das Mittelstück einsetzt.
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Eine
bevorzugte Ausführung
hat am vorderen Abschnitt des Mittelstücks eine ringförmige Ausbuchtung
an der äußeren Oberfläche. Der
zweite Rückhaltemechanismus
hat eine Lippe, die sich radial von der Hülse nach innen erstreckt bis
in den äußeren Durchmesser
der ringförmigen
Ausbuchtung. Die Lippe ist so konstruiert, dass sie in eine Richtung elastisch
ist und in die andere fest. Somit erstreckt sich die Lippe in der
bevorzugten Ausführung
radial einwärts
und axial nach vorne gerichtet in Hinsicht auf das Mittelstück des Futters.
Wenn die Hülse
auf das Futter montiert wird, wird die abfallende Rückseite
der Lippe über
den Ring gezogen, wobei die Lippe radial verformt wird und über den
Ring paßt.
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Wenn
die Hülse
im Betrieb auf dem Mittelstück
sitzt, ist die Lippe mittig vor der ringförmigen Ausbuchtung und greift
an dieser nicht an. Während des
Betriebes wird die Hülse
bezüglich
des Mittelstückes
durch den ersten Rückhaltemechanismus
in der Position gehalten. In einer bevorzugten Ausführung hat
das Futter eine Mutter, welche durch einen auf das Mittelstück gepressten
Rückhaltekonus
in Position zum Mittelstück
gehalten wird. Die Hülse
ist mit der Mutter z.B. durch Verpressen verbunden. Somit besteht
der erste Rückhaltemechanismus
aus einem Konus und einer Mutter.
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Wenn
das Futter betriebsbereit ist, halten der Konus und die Mutter die
Hülse in
Position zum Mittelstück.
Unter diesen Voraussetzungen greift die vordere Lippe nicht an der
ringförmigen
Ausbuchtung an. Sollte das Futter jedoch versagen, so dass die Hülse, die
Mutter, der Konus bzw, das Mittelstück irgendwie nicht mehr greifen,
und so dass sich die Hülse
axial nach vorne bewegt, greift die vordere Lippe an der ringförmigen Ausbuchtung
an, um die Hülse nah
am Mittelstück
zu halten. Durch solch eine Konstruktion kann verhindert werden,
dass die Hülse komplett
vom Futter getrennt wird, wenn das Futter versagt, während es
sich mit hoher Drehzahl dreht.
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Andere
Aufgaben, Funktionen und Aspekte der jetzigen Erfindung werden weiter
unten detaillierter besprochen.
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Eine
volle und qualifizierte Offenbarung der jetzigen Erfindung, einschließlich der
besten Ausführungsart
bis zu einer mit herkömmlichen
Techniken, wird im Rest der Beschreibung ausführlicher ausgeführt, die
sich auf die begleitenden Figuren bezieht:
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1 ist
eine Längsansicht,
zum Teil im Schnitt, eines Futters gemäß einer der Ausführungen der
jetzigen Erfindung;
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2 ist
eine Längsansicht,
zum Teil im Schnitt, eines Futter gemäß einer der Ausführungen der
jetzigen Erfindung; und
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3 ist
eine Explosionsdarstellung eines Futters in Übereinstimmung mit der Ausführung in 1.
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Wiederholte
Verwendung der Bezugszeichen in dieser Beschreibung und den Figuren
zeigen dieselben oder analoge Funktionen oder Elemente der Erfindung.
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In
Bezug auf eine favorisierte Ausführung, die
in 1 und 3 gezeigt wird, wird ein Futter 10 gemäß der jetzigen
Erfindung gezeigt. Futter 10 enthält ein Hülsenteil 12, ein Mittelteil 16 und
Backen 18. Das Mittelteil 16 ist im wesentlichen
zylindrisch geformt und besteht aus einer Nase oder vorderem Abschnitt 20 und
einem Ende oder hinteren Abschnitt 22. Der Nasenabschnitt 20 hat
eine mittige Bohrung 24. Die mittige Bohrung 24 ist
von der Größe so ausgelegt,
dass sie etwas größer ist
als der größte Werkzeugschaft,
den dieses Futter aufnehmen soll. Der Endabschnitt 22 hat
eine Gewindebohrung 26 und hat Standardgröße, um auf
die Antriebswelle eines maschinen- oder handbetriebenen Antriebs
(keine Abbildung) zu passen. Die Bohrungen 24 und 26 können im
mittleren Bereich 28 des Mittelstücks 16 zusammenkommen.
Obwohl eine Gewindebohrung 26 gezeigt wird, kann diese
auch durch eine kegelförmige
Bohrung in Standardgröße zur Aufnahme
einer kegelförmigen
Antriebswelle ersetzt werden.
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Durchgänge 30 für die Aufnahme
der Backen 18 sind im Mittelstück 16 eingearbeitet.
Es werden drei Backen 18 verwendet, und jede Backe hat
zu der danebenliegenden Backe einen Abstand von etwa 120°. Die Achsen
der Durchgänge 30 und
der Backen 18 sind im Winkel zur Futterachse so angelegt, dass
sie sich an einem gemeinsamen Punkt auf der Achse des Futters vor
dem Mittelstück 16 treffen. Jede
Backe 18 hat eine werkzeuggreifende Vorderseite 32,
welche generell parallel zur Achse des Mittelstücks des Futters 16 ist,
und Gewinde 34 auf der gegenüberliegenden bzw. Außenseite.
Die Gewinde 34 können
auf jede geeignete Art und in jeder Steigung gebaut sein.
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Gemäß den 1 und 3 enthält der Mittelteil 16 einen
Laufring 36, der, in der favorisierten Ausführung, in
das Mittelteil integriert sein kann. In einer alternativen Ausführung kann
der Laufring 36 ein vom Mittelteil getrenntes Bauteil sein.
Der Laufring 36 kann auch einen Wulst 38 haben,
um eine Lagereinheit aufzunehmen. Der Laufring 36 enthält mehrere Backenführungen 42,
die im Kreis rundherum angeordnet sind, und den Rückzug der
Backen 18 durch ihn hindurch erlauben.
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In
einer favorisierten Ausführung,
die in 2 gezeigt wird, hat das Mittelstück 16 einen
zylindrischen Teil 22 auf der hinteren Seite mit einer
gerändelten
Oberfläche 46 für die wahlweise
Aufnahme einer hinteren Hülse 14,
die auf Wunsch aufgedrückt werden
kann. Es wird empfohlen, dass die hintere Hülse 14 auch dadurch
an ihrem Platz gehalten wird, dass sie mit Pressdruck ohne Rändelung
oder mit Hilfe eines Schlüssels
befestigt wird. Sie könnte
auch durch Sicken, Verstemmen, Vernieten, über Gewinde oder eine andere
geeignete Sicherungsart befestigt werden.
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Wir
nehmen noch einmal Bezug auf 1 und 3,
in denen das Futter 10 eine Mutter 48 enthält, die
in einer favorisierten Ausführung
einteilig ist, und die ein Gewinde, passend zu den Gewinden 34 der
Backen 18, hat. Die Mutter 48 ist um das Mittelstück platziert
und greift die Backengewinde so, dass wenn sich die Mutter gegenüber dem
Mittelstück dreht,
die Backen aus- oder eingefahren werden. Die äußere Oberfläche der Mutter 48 kann
gerändelt sein,
so dass die Mutter bei 52 eng an die Hülse 12 gedrückt wird,
so dass wenn die Hülse 12 gedreht wird,
die Mutter 48 mitdreht, um die Backen zu bewegen.
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Die äußere Oberfläche um die
Hülse 12 herum
kann gerändelt
sein oder mit längsseitigen
Rippen oder anderen Unebenheiten versehen sein, damit sie der Bediener
sicher greifen kann. Auf gleiche Weise kann die Oberfläche einer
hinteren Hülse 14 (2),
sollte diese Verwendung finden, gerändelt oder gerippt sein, je
nach Wunsch. Die vordere und hintere Hülse kann aus strukturiertem
Kunststoff wie z. B. Polycarbonat, gefülltes Polypropylen, z. B. glasgefülltes Polypropylen,
oder einer Mischung aus strukturierten Kunststoffen gefertigt sein.
Andere Verbundmaterialien wie z. B. graphitgefüllte Polymere könnten für bestimmte
Anwendungsbereiche auch geeignet sein. Je nach Ermessen des Fachmannes kann
das Material, aus dem das Futter der jetzigen Erfindung hergestellt
wird, unterschiedlich sein, in Abhängigkeit von der Endnutzung
des Futters. Die obigen Materialien sind lediglich Beispiele.
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Es
sollte darauf geachtet werden, dass die hintere Hülse 14 (2)
am Mittelstück 16 festgemacht
ist, während
die vordere Hülse
im Betrieb mit der Mutter 48 verbunden ist und mittig gesichert
ist in Hinsicht auf das Mittelstück,
um die Drehung in Hinsicht auf das Mittelstück zu verhindern. Eine relative Bewegung
der vorderen und hinteren Hülse 12 und 14,
aufgrund der Interaktion zwischen den Gewinden 34 der Backen 18 und
zwischen den Gewinden 50 und der Mutter 48, verursacht
eine Vorwärts-
und Rückwärtsbewegung
der Backen, je nachdem in welche Richtung die relative Bewegung
geht.
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Wie
bereits oben gezeigt, ist die hintere Hülse 14 (2)
sicher mit dem Mittelstück 16 durch Pressdruck
am Punkt 46 verbunden. Die vordere Hülse 12, siehe 1–3,
ist mit dem Mittelstück durch
die Mutter 48 und den Rückhaltering 54 axial gesichert.
Wie oben beschrieben, wird die Hülse 12 bei
Punkt 52 an die Mutter 48 gedrückt. In einer favorisierten
Ausführung
beinhaltet die Mutter 48 eine gerippte Oberfläche 56,
die in die Hülse 12 gedrückt wird.
Der Rückhaltering 54 ist
ein ringförmiger
Konus, der auf den vorderen Abschnitt 20 des Mittelstücks 16 gedrückt wird
und der die Mutter 48 am Punkt 58 hält. Dadurch
sichern der Konus 54 und die Mutter 48 die Hülse 12 axial
in Bezug auf das Mittelstück.
Unter Betriebsbedingungen verhindern sie eine Bewegung der Hülse axial
nach vorne.
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Wenn
das Futter 10 versagt, so dass der Konus 54 bzw.
die Mutter 48 eine axiale Vorwärtsbewegung der Hülse nicht
verhindern können,
hält ein zweiter
Rückhaltemechanismus
die Hülse 12 etwa um
das Mittelstück 16 zurück.
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In
den Ausführungen,
die in den Figuren gezeigt werden, besteht der zweite Rückhaltemechanismus
aus einer ringförmigen
Lippe 60 nahe am offenen Ende 62 der Hülse 12.
Die Lippe 60 erstreckt sich von der Hülse 12 radial nach
innen und axial nach vorne in Richtung des offenen Endes 62.
Wie auf der Figur zu sehen ist, kann die Lippe 60 in einem Stück mit der
Hülse 12 konstruiert
sein. Der Durchmesser der Öffnung,
welcher durch die Lippe 60 definiert wird, ist kleiner
als der äußere Durchmesser des
vorderen Abschnitts 20 des Mittelstücks 16. Wenn die Hülse jedoch
auf das Mittelstück
montiert wird, erlaubt die nach vorne gerichtete Ausrichtung der
Lippe 60, dass sich die Lippe verformt, wenn der vordere
Abschnitt 20 mit dem inneren abgeschrägten oder nach hinten gerichteten
Teil der Lippe in Kontakt kommt. Eine Nut 64 ist im vorderen
Abschnitt 20 eingearbeitet, um die Lippe 60 aufzunehmen,
wenn die Hülse 12 in
der Betriebsposition sicher mit dem Mittelstück verbunden ist. Die Nut 64 formt
eine ringförmige
Ausbuchtung 66 der die Lippe 60 gegenüber steht,
wenn die Hülse
in Betriebsposition ist.
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Wenn
die Hülse 12 in
Betriebsposition ist, berührt
die Lippe 60 die ringförmige
Ausbuchtung 66 nicht. Wenn das Futter allerdings versagen
sollte und sich die Hülse 12 axial
nach vorne bewegt hinsichtlich des Mittelstücks, greift die Lippe 60 an
der ringförmigen
Ausbuchtung 66 an, um die Hülse 12 in ihrer Position
um das Mittelstück
zu halten.
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Die
ringförmige
Ausbuchtung 66 kann in verschiedenen Varianten ausgeführt werden.
Zum Beispiel muß sie
nicht vollständig
um das Mittelstück
herumgehen, sie kann unter Umständen
unterbrochen sein. Außerdem
ist es nicht notwendig, dass sie Teil des Mittelstücks ist.
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Obwohl
die Figuren ein Futter mit schräglaufenden
Backen zeigen, soll es so verstanden werden, dass die Konstruktion
der jetzigen Erfindung in jeder Art von Futter angewendet werden
kann. Weiterhin kann in anderen Muttergetriebenen Konstruktionen eine
Konstruktion mit geteilter Mutter angewandt werden. Zum Beispiel
kann die geteilte Mutter in einer Nut, die am Mittelstück angebracht
ist, aufgenommen werden und mit einem Ring um ihren äußeren Umfang
oder durch die Hülse
zusammen gehalten werden. Das Hülsenteil
kann an den Ring gedrückt werden
oder an der Mutter gesichert werden oder auf andere Weise durch
geeignete Mechanismen an dem Mittelstück gesichert werden. Darüber hinaus soll
es so verstanden werden, dass alle geeigneten Mechanismen für die Sicherung
der Hülse
zum Mittelstück
während
des Betriebs in dieser jetzigen Erfindung eingeschlossen sind.
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Während die
obige Beschreibung sich auf Futter ohne Schlüssel bezieht, sollte beachtet
werden, dass viele der Prinzipien der jetzigen Erfindung gleichfalls
auch auf Futter mit Schlüssel
anwendbar sind, und dies ist auch im Umfang der Erfindung eingeschlossen.