DE19804081A1 - Spannfutter für Bits o. dgl. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Spannfutter gemäß Gattungsbe­ griff des Anspruches 1.

Ein derartiges Spannfutter ist bekannt aus dem Ge­ brauchsmuster 90 00 245.8. Das bekannte Spannfutter besitzt einen Einspannabschnitt, mittels welchem das Spannfutter in einen Elektroschrauber oder dergleichen eingespannt werden kann. Der einseitig diesen Einspann­ abschnitt ausbildende Schaft besitzt anderendseitig eine Werkzeugaufnahme zur Aufnahme eines Schraubendre­ hereinsatzes oder dergleichen. Im Stand der Technik ist es fernerhin bekannt, Schraubendrehereinsätze mit einem Torsionsabschnitt zu versehen, um Torsionsspitzen beim Einschrauben einer Schraube abzufangen. Hierdurch soll das maximale Drehmoment in den Spitzen abgefangen wer­ den. Die Drehmomentspitzen werden herabgesetzt und geglättet.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Spannfutter funktionell zu verbessern.

Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung.

Erfindungsgemäß ist der Torsionsabschnitt dem Spannfut­ ter zugeordnet. Gleichzeitig ist sichergestellt, daß die elastische Tordierbarkeit nur über einen vorbestimm­ ten Winkelbereich erfolgt, so daß eine Schädigung des Torsionsgliedes verhindert wird. Das Torsionsglied koppelt vorzugsweise zwei axial hintereinanderliegende Schaftabschnitte. Diese Schaftabschnitte können sich bis zum Erreichen eines Grenzdrehmomentes gegeneinander verdrehen. Es sind Anschläge vorgesehen, die durch einen Spalt voneinander beab­ standet sind. Die Schaftabschnitte bestehen vorzugswei­ se aus hintereinanderliegenden Hülsenabschnitte. In den Höhlungen dieser Hülsenabschnitte liegen die beiden Enden des vorzugsweise hantelförmigen Torsionsgliedes formschlüssig ein. In einer ersten Variante der Erfin­ dung können die Anschläge von den beiden hülsenförmigen Schaftabschnitten ausgebildet sein. Vorzugsweise werden diese Anschläge von mit Bewegungsspiel ineinandergrei­ fenden Hülsenrandabschnitten der Schaftabschnitte ausge­ bildet. Der Torsionsabschnitt des Torsionsgliedes ist vorzugsweise zylinderförmig. Ferner kann eine Muffe vorgesehen sein, die die Verbindungsfuge zwischen den beiden Schaftabschnitten überfängt. Die Muffe sorgt für eine Fesselung der beiden Schaftabschnitte in Axialrich­ tung, erlaubt jedoch eine relative Drehbarkeit der bei­ den Schaftabschnitte gegeneinander, wobei der Winkelbe­ trag der Drehbarkeit durch die Spaltweite zwischen den beiden Anschlägen festgelegt wird. Bei einer weiteren Variante der Erfindung können sich ebenfalls die beiden Hülsenabschnitte bis zum Erreichen des Grenzdrehmomen­ tes gegeneinander verdrehen. Die Anschläge sind dort aber von einem sich unmittelbar an die Torsionszone anschließenden Profilabschnitt gebildet, welcher mit Untermaß in eine entsprechende Profilierung der den Torsionsabschnitt umgebenden Hülse eingreift, so daß diese Hülse - ebenso wie beim ersten Ausführungsbei­ spiel - erst dann mit einem Drehmoment beaufschlagt wird, wenn das Grenzdrehmoment erreicht ist und die beiden Profilabschnitte sich um ein entsprechendes Winkelmaß gegeneinander verdreht haben. In einer bevor­ zugten Ausgestaltung ist der Torsionsabschnitt eine materialeinheitliche Verlängerung des Einspannabschnit­ tes. Der Torsionsabschnitt kann sich materialeinheit­ lich verlängern bis in einen Befestigungsabschnitt, mit welchem der den Einspannabschnitt ausbildende Kern drehfest mit einem die Werkzeugaufnahme ausbildenden Schaftabschnitt verbunden ist. Die beiden hülsenartigen Schaftabschnitte können unter Ausbildung einer umlaufen­ den Fuge gegeneinanderstoßen. Diese Fuge kann schräge Stirnflächen besitzen. Das Spannfutter kann ferner mit einer Betätigungshülse versehen sein, welche die Muffe überfängt. Hinsichtlich der Funktionsweise der Betäti­ gungshülse und des Klemmittels, welches als Kugel ausge­ bildet ist, wird auf die Gebrauchsmusterschrift 90 00 245.8 verwiesen. Die beiden Hülsen werden mittels des Torsionsgliedes in einer derartigen Winkellage zueinan­ der gehalten, daß eine elastische Ausweichbarkeit so­ wohl in Links- als auch in Rechtsrichtung möglich ist. Es liegt ein beidseitiges Bewegungsspiel vor. Während der Bewegung der beiden Hülsen gegeneinander wird das Torsionsglied tordiert. Bis zu einem ersten Grenzdrehmo­ ment verhält sich das Spannfutter wie ein quasi starrer Körper. Das erste Grenzdrehmoment wird durch die Dimen­ sionierung und die Vorbehandlung des Torsionsabschnit­ tes des Tor­ sionsgliedes definiert. Bei Überschreitung des ersten Grenzdrehmomentes gibt das Torsionsglied federelastisch nach, wobei sich der Torsionsabschnitt tordiert, bis die beiden Anschläge gegeneinander stoßen. Zwischen den beiden Grenzdrehmomenten können sich die beiden Schaft­ abschnitte um das Bewegungsspiel gegeneinander verdre­ hen. Sobald die Anschläge gegeneinander stoßen, wirkt das Spannfutter wieder als quasi starrer Körper.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand beigefügter Figuren erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Spannfutter eines ersten Ausführungsbeispiels in der Ansicht,

Fig. 2 einen Schnitt gemäß der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt gemäß der Linie III-III in Fig. 2,

Fig. 4 eine Explosivdarstellung der beiden Schaftab­ schnitte und des Torsionsgliedes,

Fig. 5 eine schematische Darstellung des Drehmo­ ments/Torsionsverlaufs,

Fig. 6 eine Darstellung eines zweiten Ausführungsbei­ spieles gemäß Fig. 1,

Fig. 7 einen Schnitt gemäß der Linie VII-VII in Fig. 6,

Fig. 8 einen Schnitt gemäß der Linie VIII-VIII in Fig. 7 und

Fig. 9 einen Schnitt gemäß der Linie IX-IX in Fig. 7.

Das Spannfutter des ersten Ausführungsbeispieles be­ sitzt einen mehrkantförmigen, insbesondere sechskantför­ migen Einspannabschnitt 1, mittels welchem das Spannfut­ ter in ein Antriebsorgan, beispielsweise eine Bohrma­ schine einspannbar ist. Das Ende des Einspannabschnit­ tes sitzt formschlüssig sowohl in Drehrichtung, als auch in Achsrichtung gesichert in dem einen Ende eines hülsenförmigen Schaftabschnittes 6.

Das andere Ende des hülsenförmigen Schaftabschnittes 6 besitzt eine Höhlung 11, welche ein mehrkantförmiges, insbesondere sechskantförmiges Profil aufweist. Daran anschließend ist ein zweiter Schaftabschnitt 5 vorgese­ hen, welcher ebenfalls eine derart profilierte Höhlung 10 aufweist, die der Höhlung 11 gegenüberliegt. Der Schaftabschnitt 5 besitzt eine Werkzeugaufnahme 2, welche ebenfalls ein Mehrkantprofil, insbesondere Sechs­ kantprofil aufweist zum Einstecken eines Bits 18. Der Bit 18 besitzt an seinem Mehrkantabschnitt Eckausneh­ mungen, in welche eine Kugel 17 drückt, um den Bit 18 in einer gefesselten Lage im Spannfutter zu halten.

Die Kugel 17 kann durch Verschieben einer Betätigungs­ hülse 16 in eine Freigabestelle verlagert werden. Die Betätigung der Betätigungshülse 16 erfolgt durch Axial­ verlagerung derselben gegen den Druck einer Feder 19.

Die Betätigungshülse 16 überfängt eine Muffe 15, welche die Trennfuge der beiden Schaftabschnitte 5, 6 über­ fängt. Im Bereich der Trennfuge der Schaftabschnitte 5, 6 sind die Enden der Schaftabschnitte 5, 6 mit Fortsät­ zen 12, 13 ausgestattet, welche unter Ausbildung eines Spaltes 14 klauenförmig ineinandergreifen, so daß eine Relativverdrehung der beiden Schaftabschnitte 5, 6 um ca. 10° in beiden Richtungen möglich ist.

In die Höhlungen 10, 11 der beiden Schaftabschnitte 5, 6 ist ein hantelförmiges Torsionsglied 7 eingesteckt. Im mittleren Bereich besitzt das Torsionsglied 7 einen zylinderförmigen Torsionsabschnitt 3, welcher sich bei Drehmomentbeaufschlagung verdrehen kann. Die Enden 8, 9 des Torsionsgliedes 7 sind mit einem Sechskantprofil ausgestattet, welches im wesentlichen spielfrei in die Höhlungen 10, 11 eingreift, so daß das Torsionsglied 7 als Drehmitnahmeglied zwischen den beiden Schaftab­ schnitten 5, 6 wirkt.

Da die Muffe 15 über Halteringe 20 mit den beiden Schaftabschnitten 5, 6 verbunden ist, sind die beiden Schaftabschnitte axial zueinander gefesselt, können sich aber gegeneinander um den durch die Spaltweite definierten Winkelbetrag verdrehen.

Um die beiden Schaftabschnitte 5, 6 gegeneinander ver­ drehen zu können, muß ein gewisses Drehmoment aufge­ wandt werden, welches ggf. ein erstes Drehmoment M1 überschreitet. Dieses erste Drehmoment M1 wird durch den Härteverlauf bzw. die Vorbehandlung des Bits be­ stimmt. Bis dahin tordiert das Spannfutter nur geringfü­ gig um den Winkel a. Bei Steigerung des Drehmomentes verdrehen sich die beiden Schaftabschnitte 5, 6 um den Winkel W, bis das zweite Grenzdrehmoment M2 bei einer Winkelstellung b erreicht wird. Dann stoßen die beiden Anschläge 4, welche von den Fortsätzen 12, 13 gebildet werden, gegeneinander, so daß eine unmittelbare Drehmo­ mentmitnahme der beiden Schaftabschnitte 5, 6 gegeben ist. Wie aus der Fig. 5 ersichtlich ist, verhält sich das Spannfutter dann ähnlich wie im Bereich geringer Drehmomente wie ein quasi starrer Körper. Nur im Be­ reich zwischen den beiden Grenzdrehmomenten M1 und M2 können sich die beiden Schaftabschnitte 5, 6 durch elastische Verformung des Torsionsabschnittes 3 gegen­ einander verdrehen.

Wesentlich ist, daß das Spannfutter oberhalb des zwei­ ten Grenzdrehmomentes steifer wirkt, als unterhalb des zweiten Grenzdrehmomentes, wo es federelastisch Torsion ausweichen kann.

Das federnde Verhalten zwischen den Winkel a und b unterhalb des zweiten Grenzdrehmomentes wird im wesent­ lichen durch die Geometrie und den Werkstoff des Tor­ sionsabschnittes 3 bestimmt. Es ist möglich, Spannfut­ ter mit verschiedenen Torsionseigenschaften herzustel­ len, indem die verschiedenen Spannfutter mit unter­ schiedlichen Torsionsgliedern versehen werden.

Die Werkzeugaufnahme 2 besitzt eine Höhlung, die boden­ seitig eine Schulter 21 ausbildet, auf welcher ein Randabschnitt der Stirnfläche des Bits 18 aufliegen kann. Diese Schulter wird von einer Einschnürung der Höhlung 10 des Schaftabschnittes 5 ausgebildet.

In einer nicht dargestellten Ausführungsform ist vorge­ sehen, daß zwischen dem Einspannabschnitt 1 und dem Ende 9 des Torsionsgliedes 7 ein Magnet vorgesehen ist, welcher bspw. mit dem Torsionsglied 7 verklebt, verlö­ tet oder anderweitig befestigt ist. Zur optimalen Über­ tragung der Magnetkraft auf den Bit 18 kann die Stirn­ fläche des Bits flächig auf dem anderen Ende 8 des Torsionsgliedes 7 aufliegen.

Der Torsionsabschnitt 3 liegt im Bereich der Trennfuge der beiden Schaftabschnitte 5, 6. Auch in diesem Be­ reich besitzt die Höhlung ein Sechskantprofil. Der Durchmesser des im Querschnitt kreisrunden Torsionsab­ schnittes 3 ist geringer, als der lichte Abstand der Sechskantflächen, so daß eine freie Tordierung möglich ist.

Das zweite Ausführungsbeispiel besitzt ebenfalls einen Einsteckabschnitt 1, dieser setzt sich allerdings ma­ terialeinheitlich in den Torsionsabschnitt 3 und weiter in einem Profilabschnitt 26 fort, mittels welchem der so ausgebildete Kern drehfest in einer Höhlung 10 des die Werkzeugaufnahme 2 ausbildenden Schaftabschnittes 5 einliegt. Der Schaftabschnitt 5 wird von einer Hülse ausgebildet, welche ebenfalls einen Magneten 24 trägt, welcher den Boden der Werkzeugaufnahme 2 ausbildet. Die Verrastung des Werkzeuges 18 über Kugel 17 und Betäti­ gungshülsen 16 erfolgt wie beim ersten Ausführungsbei­ spiel. Die Betätigungshülse 16 besitzt äußerlich keine Riffelung, sondern umlaufende Rillen.

Der hülsenförmige Schaftabschnitt 5 ist wie gesagt drehfest mit einer materialeinheitlichen Verlängerung des Einsteckabschnittes 1 verbunden. In einer axialen Position zwischen Einsteckabschnitt 1 und Schaftab­ schnitt 5 befindet sich ein weiterer hülsenförmiger Schaftabschnitt 6. Dieser Schaftabschnitt 6 besitzt eine profilierte Höhlung 11, welche unmittelbar an den Einsteckabschnitt 1 angrenzt. In dieser profilierten Höhlung 11 sitzt mit geringem Spiel ein entsprechend dem Einsteckabschnitt 1 profiliertes Ende 9 des Torsi­ onsgliedes 7. Das Torsionsglied 7 besitzt wie beim ersten Ausführungsbeispiel einen Torsionsabschnitt 3 in Form einer Einschnürung. Jenseits der Einschnürung 3 besitzt der Torsionsabschnitt 7 einen Profilabschnitt 22, welcher mit Untermaß in einer entsprechenden Hohl­ profilierung 23 des hülsenförmigen Abschnittes 6 mit größerem Spiel einliegt. In Fig. 9 ist dargestellt, wie das sechseckförmige Profil 22 in einer mit Übermaß gestalteten ebenfalls sechseckförmigen Aussparung 23 des Abschnittes 6 einliegt. Die beiden Profile 22, 23 treten in eine drehmomentübertragende Anlage, wenn Sie zuvor um einen gewissen Winkelbetrag gegeneinander verdreht worden sind.

Die profilidentische Verlängerung 26 des Profilabschnit­ tes 22 ist drehfest mit dem Abschnitt 5 gekuppelt. Die beiden Schaftabschnitte 5, 6 stoßen in Form einer mit schrägen Stirnkanten versehenen umlaufenden Fuge 25 aneinander, so daß sich die beiden Abschnitte 5, 6 gegeneinander verdrehen können.

Beim zweiten Ausführungsbeispiel wird es als vorteil­ haft angesehen, daß nur ein Kernteil vorgesehen ist, welches einerseits den Einspannabschnitt 1 ausbildet und mit seinem anderen Ende drehfest mit der Werkzeug­ aufnahme 2 verbunden ist. Dieser Kern ist so ausgebil­ det, daß er - bspw. durch eine querschnittsverjüngte Zone - einen Torsionsabschnitt 3 ausbildet. Der Tor­ sionsabschnitt 3 wird von gleichgestalteten Sechskant­ profilen begrenzt, so daß der Kern aus einem Sechskant- Strangmaterial hergestellt werden kann. Der einspannab­ schnittseitig an die Torsionszone 3 angrenzende Profil­ abschnitt 9 steckt mit geringerem Spiel in einer ent­ sprechenden Profilhöhlung 11 einer Hülse 6, als der jenseits der Torsionszone 3 liegende Profilabschnitt 22 in einer Profilhöhlung 23 liegt. Der hülsenförmige Abschnitt 6 dient daher lediglich bei Überschreiten eines Grenzdrehmomentes als drehmomentübertragendes Organ.

Alle offenbarten Merkmale sind erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Priori­ tätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhalt­ lich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen.

Claims (15)

1. Spannfutter mit einem Schaft (5, 6) welcher einendsei­ tig einen Einspannabschnitt (1) zum Einspannen in ein Antriebsorgan ausbildet und der anderseitig eine Werk­ zeugaufnahme (2) zur Aufnahme eines Werkzeuges, insbe­ sondere eines Schraubendreherbits (18) ausbildet, ge­ kennzeichnet durch eine zufolge eines dem Schaft (5, 6) zugeordneten Torsionsabschnitt (3) anschlagbegrenzte Tordierbarkeit des Einspannabschnittes (1) gegen über der Werkzeugaufnahme (2).

2. Spannfutter nach Anspruch 1 oder insbesondere da­ nach, dadurch gekennzeichnet, daß der Torsionsabschnitt in einer Hülse (6) liegt, welche erst nach Erreichen eines Grenzdrehmomentes zufolge der Anschlagbegrenzung drehmomentübertragend torsionsbeaufschlagt ist.

3. Spannfutter nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche oder insbesondere danach, gekennzeichnet durch zwei mittels eines Torsionsgliedes (7) drehgekop­ pelte Schaftabschnitte (5, 6), welche sich gegen die Rückstellkraft des Torsionsgliedes (7) um einen an­ schlagbegrenzten Winkelbetrag (a-b) gegeneinander ver­ drehen können.

4. Spannfutter nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwei Schaftabschnitte (5, 6) axial hinter­ einanderliegende Hülsenabschnitte ausbilden, in deren Höhlungen (10, 11) die Enden (8, 9) des Torsionsgliedes (7) formschlüssig Aufnahme finden.

5. Spannfutter nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Torsionsglied (7) einen zylinderförmi­ gen Torsionsabschnitt (3) ausbildet.

6. Spannfutter nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Anschläge von mit Bewegungsspiel ineinandergreifenden Hülsenrandabschnitten (12, 13) der Schaftabschnitte (5, 6) ausgebildet sind.

7. Spannfutter nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die beiden Schaftabschnitte (5, 6) von einer Muffe (15) im Bereich ihrer Trennfuge umgeben sind.

8. Spannfutter nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche oder insbesondere danach, gekennzeichnet durch eine die Muffe (15) überfangende, axial verlager­ bare Betätigungshülse (16) zur lösbaren Halterung eines Klemmittels (17) zur Werkzeughalterung.

9. Spannfutter nach einem oder mehreren der vorhergehen­ den Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Anschläge von einem mit Bewegungs­ spiel in einem Hohlprofil (23) der Hülse (6) einliegen­ den Profilabschnitt (22) des Torsionsgliedes (7) ausge­ bildet sind.

10. Spannfutter nach einem oder mehreren der vorherge­ henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß der Torsionsabschnitt (7) eine materialeinheitliche Verlängerung des Einspannabschnit­ tes (1) ist.

11. Spannfutter nach einem oder mehreren der vorherge­ henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß eine materialeinheitliche Verlänge­ rung (26) des Torsionsabschnittes mit den die Werkzeug­ aufnahme (2) ausbildenden Schaftabschnitt (5) in drehfe­ ster Drehmitnahme steht.

12. Spannfutter nach einem oder mehreren der vorherge­ henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß der mit Bewegungsspiel in einem Hohlprofil (23) einliegende Profilabschnitt (22) das gleiche Sechskantprofil besitzt, wie der mit dem Schaft­ abschnitt (5) in fester Drehmitnahme stehenden Profilab­ schnitt (26).

13. Spannfutter nach einem oder mehreren der vorherge­ henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden hülsenförmigen Schaftab­ schnitte (5, 6) unter Ausbildung einer schrägen, umlau­ fenden Trennfuge (25) aneinanderstoßen.

14. Spannfutter nach einem oder mehreren der vorherge­ henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß der den Einspannabschnitt (1), die Torsionszone (3) und den Befestigungsabschnitt (26) ausbildende Kern aus einem Sechskantstrangprofil gefer­ tigt ist.

15. Spannfutter nach einem oder mehreren der vorherge­ henden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß die erst bei Überschreitung des Grenzdrehmomentes und Torsion des Torsionsabschnittes (3) drehmomentbeaufschlagte Hülse (6) endseitig ein Sechskantinnenprofil oder dergleichen ausbildet und mit zumindest einseitigem Spiel die profilierten Enden (8, 9) des Torsionsgliedes umfängt.