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Einspanavorrichtung Die Erfindung betrifft eine Einspannvorrichtung
für rotierend anzutrezbende Werkzeuge, insbesondere für in handgeführte Maschinen
einzuspannende Werkzeuge, wie Bohrer oder dergleichen, bei der die Werkzeuge jeweils
mit ihrem Schaft in die anzutreibende Einspannvorrichtung axial einzusetzen und
über diese zumindest drehfest zu fixieren sind.
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Herkömmliche Einspannvorrichtungen für rotierend anzutreibende Werkzeuge,
wie Bohrer oder dergleichen, sind mechanisch verhältnismäßig aufwendig. Weiter sind
sie in der Regel nur mit Hilfswerkzeugen zu betätigen und für die Schnelleinspannung
von Werkzeugen nicht geeignet.
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Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Einspannvorrichtung
der eingangs genannten Art mit einem mechanisch besonders einfachen Aufbau zu
schaffen,
die zudem zur Schneileinspannung von Werkzeugen ohne Hilfsmittel geeignet ist.
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Gemäß der Erfindung ist dies bei einer Einspannvorrichtung der eingangs
genannten Art dadurch erreicht, daß die Einspannvorrichtung eine in ihrer Achsrichtung
sich erstreckende, gewendelte Feder umfaßt, deren Innendurohmesser die veränderbare
lichte Einsatzweite für den Werkzeugschaft bestimmt und die im Bereich ihrer Enden
einerseits mit dem Schaft des Werkzeuges und andererseits mit einem Gehäuseteil
der Einspannvorrichtung zu verbinden ist und ausgehend von ihrem Anschluß an den
Gehäuseteil entgegen der Antriebsdrehrichtung geeendelt ist. Bei der erfindungsgemäßen
Einspannvorrichtung erfolgt die drehfeste Verspannung des Werkzeuges selbsttätig
durch die zwischen Werkzeug und Einspannvorrichtung wirksam werdenden Kräfte, die
ean Umspannen des Werkzeugschaftes durch die Feder bewirken, das zu einer zumindest
im wesentlichen kraftschlüssigen obertragung des erforderlichen Antriebsdrehmomentes
auf den Werkzeugschaft ausreichend ist.
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In Ausgestaltung der Erfindung erweist es sich als zweckmäßig, wenn
das Gehäuse der Einspannvorrichtung eine hülsenförmige Aufnahme für die Feder bildet.
Bei einer derartigen Ausgestaltung kann unter Umständen auf besondere Schutzvorrichtungen
verzichtet werden, da das Gehäuse eine Umkleidung für die Feder bildet. Weiter ist
bei einer derartigen Ausgestaltung eine günstige Federbefestigung möglich und zudem
in einfacher Weise eine gute Führung fiir Feder und Werkzeug zu erreichen.
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In Ausgestaltung der Erfindung erweist es sich als zweckmäßig, wenn
die Feder im Bereich ihres in Einschubrichtung des Werkzeuges vorderen Endes mit
der Aufnahme verbunden ist. Eine solche Ausgestaltung bietet besonders gute Voraussetzungen
für eine sicheres Verankerung zwischen Reder und Werkzeugschaft, da die Verbindung
zwischen Feder und Werkzeugschaft geschützt im Gehäuse liegt. Weiter bietet eine
derartige Verankerung der Feder auch gute Voraussetzungen dafür, über die Feder
zugleich eine axiale Verspannung des Werkzeuges zu erreichen. Im Rahmen der erfindungsgemäßen
Lösung kann die Feder aber auch im Bereich ihres in Einschubrichtung des Werkzeuges
hinteren Endes mit der Aufnahme verbunden sein.
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Ist die Feder im Berei#ch ihres in Einschubrichtung des Werkzeuges
vorderen Endes mit der Aufnahme verbunden, so erweist es sich als zweckmäßig, die
Feder im Bereich ihres von der Verbindung mit der Aufnahme abgelegenen Endes mit
einem Mitnehmer für das Werkzeug zu versehen.
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Dieser Mitnehmer kann erfindungsgemäß durch einen Teil der Feder selbst,
wie zum Beispiel das aufgebogene freie Ende der Feder gebildet sein. Weiter kann
als Mitnehmer bei einer derartigen Ausgestaltung auch eine Auskerbung in der#Feder
dienen. Selbstverständlich ist es im Rahmen der Erfindung aber auch möglich, den
Mitnehmer durch ein gesondertes, mit der Feder verbundenes Teil zu bilden.
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Dem Mitnehmer ist erfindungsgemäß am Werkzeugschaft ein Gegenstück
zugeordnet, das bevorzugt durch einen am Werkzeugschaft vorgesehenen Ansatz gebildet
ist. Gemäß einer
weiteren erfindungsgemäßen Lösung kann als Gegenstück
zum Mitnehmer am Werkzeugschaft aber auch eine Ausnehmung vorgesehen sein, in die
der Mitnehmer eingreift.
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Wird als Gegenstück zum Mitnehmer am Werkzeugschaft ein Ansatz vorgesehen,
so erweist es sich als zweckmäßig, wenn dieser durch das radial über den Schaftdurchmesser
vorstehende Ende eines in den Schaft eingesetzten Bolzens gebildet ist, da dies
eine konstruktiv besonders zuverlässige und einfache Lösung ist. Auch in Verbindung
damit, daß durch das am Werkzeugschaft vorgesehene Gegenstück für den Mitnehmer
eine gewisse Schwächung des Querschnittes des Werkzeugschaftes im Bereich des Gegenstückes
gegeben sein kann, erweist es sich als zweckmäßig, wenn, wie vorstehend dargelegt,
die Feder im Bereich ihres in Einschubrichtung des Werkzeuges vorderen indes mit
der Aufnahme verbunden ist und im Bereich ihres hinteren, bevorzugt dem Schaftende
des Werkzeuges zugeordneten Teiles den Mitnehmer aufweist.
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Im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung kann weiter das über die Feder
gehaltene Werkzeug durch die Feder auch in Achsrichtung gegen einen die Einsetztiefe
des Werkzeuges begrenzenden Anschlag verspannt werden. Eine solche Verspannung,
die sich für die Fixierung des Werkzeuges als zweckmäßig erweist und die weiter
auch in einfacher Weise eine besonders sichere Mitnehmerverbindung zwischen Feder
und Werkzeugschaft ermöglicht, isb dadurch erreichbar, daß zur Verspannung des Werkzeuges
gegen
den Anschlag am Werkzeugschaft ein zwischen die FederwindunFeingreifender Nocken
vorgesehen ist, durch den die Feder bei Abstützung des Werkzeuges gegen den Anschlag
und Verdrehung des Werkzeuges in einer dem Anstieg der Feder entsprechenden Richtung
zusammendrückbar ist. Dies ist in einfacher Weise dadurch zu ermöglichen, daß, bezogen
auf das bis zum Anschlag eingesetzte Werkzeug und die in ungespanntem Zustand befindliche
Feder, die als Anlage für den dem Werkzeug zugeordneten Nocken vorgesehene Stelle
der Feder tiefer in der Aufnahme liegt als der dem Werkzeug zugeordnete Nocken.
Eine in diesem Zusammenhang konstruktiv besonders einfache Lösung ergibt sich, wenn
bei Verbindung der Feder mit der Aufnahme im bezogen auf die Einschubrichtung des
Werkzeuges vorderen Bereich der Aufnahme der Nocken durch den am Werkzeugschaft
vorgesehenen, als Gegenstück dienenden Ansatz gebildet ist.
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Der Anschlag für das Werkzeug bzw. dessen Schaft kann in Ausgestaltung
der Erfindung bevorzugt durch ein Teil des Gehäuses der Einspannvorrichtung gebildet
sein.
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Eine in diesem Zusammenhange bevorzugte Lösung besteht darin, den
Anschlag durch den Boden der Aufnahme zu bilden Ist durch die Einspannvorrichtung
auch eine Zentrierung des Werkzeuges gewünscht, so erweist sich eine entsprechende
Ausgestaltung der Aufnahme als zweckmäßig, die bevorzugt darin bestehen kann, die
Aufnahme angrenzend an ihren Boden mit einem Abschnitt zu versehen, dessen Durchmesser
dem eines entsprechenden Schaftabschnittes zumindest nahezu entspricht.
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Eine weitere Führung des Werkzeuges ist im Rahmen der Erfindung dadurch
zu erreichen, daß die Aufnahme zumindest in ihrem die Feder umgebenden Bereich einen
dem Außendurchmesser der Feder etwa entsprechenden Durchmesser aufweist. Eine solche
Bemessung ist insbesondere für Einspannvorrichtungen geeignet, die für Werkzeuge
bestimmt sind, welche etwa gleichgroße Schaftdurchmesser aufweisen.
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Die im Rahmen der Erfindung verwendeten Federn können im Querschnitt
sowohl rund wie auch mehreckig, insbesondere viereckig ausgebildet sein.
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Die Erfindung wird nachfolgend mit weiteren er£indungsgemäßen Einzelheiten
anhand der Zeichnung0'½iäner erläutert.
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Es zeigen.
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Figur 1: einen Schnitt durch eine L#inspariiivorrichtung gemäß der
Erfindung, Figur 2: einen der Figur 1 entsprechenden Schnitt, wobei jedoch von der
Einspannvorrichtung der Schaft eines nicht weiter dargestellten Werkzeuges aufgenommen
wird, Figur 3: eine Ansicht der Einspannvorrichtung gemäß Figur 1 in RichtullS des
Pfeiles III, teilweise im Schnitt, und Figur 4: eine Draufsicht auf das Lande des
in die Einspannvorrichtung e inge setzten Schaftes.
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In den Figuren ist mit 1 eine Welle bezeichnet, die im Bereich ihres
freien Endes mit einer Einspannvorrichtung 2 gemäß der Erfindung versehen ist. Die
Eins#annvorrichtung 2 umfaßt ein Gehäuse 3, das als hülsenförmige Aufnahme mit der
Welle 1 einstückig ausgebildet ist und in dem eine zur Achse 5 der Welle 1 konzentrisch
liegende Feder 4 angeordnet ist. Die Feder 4 ist entgegen der durch den Pfeil 6
angedeuteten Antriebsdrehric'ltung ausgehend von ihrem vorderen, gegenüber dem als
Aufnahme dienenden Gehäuse 3 drehfest fixierten Ende gewendet.
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Die Fixierung der Feder im Bereich ihres vorderen #E#ndes ist in Figur
3 des näheren dargestellt.
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Aus dieser ist ersichtlich, daß die Feder in ihrem vorderen Endbereich
durch eine Aussparung 7 nach der Außenseite des Gehäuses 3 geführt und dort im Bereich
eines am Umfang des Gehäuses 3 anliegenden Teiles 8 mit dem Gehäuse 3 verbunden
ist. Die Verbindung ist im Ausführungsbeispiel durch einen Niet 9 gebildet, kann
selbstverständlich im Rahmen der Erfindung' aber auch anders ausgestaltet sein.
Insbesondere kann im Rahmen der Brfindung für den nach außen geführten Teil 8 der
Feder 4 außenseitig am Gehäuse 3 auch eine Ausnehmung vorgesehen sein, so daß dieser
nicht über den Umfang des Gehäuses vorragt.
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Die vom vorderen Endbereich der Aufnahme ausgehende Feder 4 endet
in unbelastetem Zustand, wie er in Figur 1 dargestellt ist, nahe dem rückwärtigen
Ende der Aufnahme und weist hier nahe dem Ende eine Ausnehmung 10 auf.
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Die Ausnehmung 10 ist an der Oberseite des freien Endteiles 11 der
Feder vorgesehen.
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In dem Bereich der Aufnahme, über den sich die Feder 4 erstreckt,
weist das Gehäuse einen Innendurchmesser 12 auf, der etwa dem Außendurcbmesser 13'
der Feder entspricht.
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Anschließend an jenen Teil der Aufnahme, über dessen Länge die Feder
4 sich in ihrer ungespannten Ruhelage erstreckt, ist das Gehäuse 3 auf einen kleineren
Durchmesser abgesetzt. dieser im Durchmesser abgesetzte Abschnitt 13 der Aufnahme
dient der passenden Aufnahme des Endteiles eines Schaftes 14, wie er in Figur 2
zum Beispiel als Teil eines Werkzeuges dargestellt ist und durch die Einspannvorrichtung
gegenüber der Welle 1 fixiert werden sollz Der Innendurchmesser dea Abschnittes
13 ist mit 15 bezeichnet und im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung bevorzugt gleich
oder kleiner als der Innendurchmesser der Feder 4.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel dient weiter der Boden 16 des
Abschnittes 13 der Aufnahme,dessen Durchmesser auf den Durchmesser des Schaftes
14 möglichst passend abgestimmt ist, als axialer Anschlag für den Schaft 14. Von
diesem Boden 16 hat, wie Figur 1 zeigt, die Feder mit ihrem freien Ende in unbelastetem
Zustand einen verhältnismäßig kleinen Abstand, der im Ausführungsbeispiel etwa der
Tiefe des Abschnittes 13 entspricht. Wird nun, wie in Figur 2 dargestellt, in die
Aufnahme
ein Schaft 14 eingesetzt, welcher als Gegenstück zu der als Mitnehmer dienenden
Ausnehmung 10 an der Feder 4 einen radialen Ansatz 17 aufweist, dessen Abstand zum
freien Ende 18 des Schaftes 14 größer ist als der entsprechende Abstand zwischen
der Ausnehmung 10 bei ungespannter Feder und dem als axialen Anschlag dienenden
Boden 16, so ergibt sich für den gemäß Figur 2 in die Aufnahme eingesetzten Schaft
14 gegenüber der Welle 1 nicht nur eine drehfeste Verbindung, sondern zugleich auch
eine axiale Verspannung. Die Größe dieser axialen Verspannung ist abhängig davon,
welche Kennhärte die Feder hat und wie groß die Weglänge ist, um die sie bei Eingreifen
des Ansatzes 17 in die Ausnehmung 16 und Anlage des Schaftes 14 an dem durch den
Boden 16 gebildeten axialen Anschlag zusammengedrückt ist. #ird gemäß dem dargestellten
Ausf\:ihrungsbeispiel der Ansatz 17 durch das über den Umfang des Schaftes 14 hinausragende
freie Ende eines in den Schaft eingesetzten Bolzens 19 gebildet, so wird der Schaft
14 drehend in die Aufnahme eingesetzt, wobei der Ansatz 17 entlang den Federwindungen
läuft. Hierbei gelangt der Schaft 14 mit seinem freien Ende 18 an den Boden 16 als
Anschlag, und bei weiterer itelativdrehung zwischen Schaft 14 und Welle 1 wird nun
die Feder zusammengedrückt, bis der Ansatz 17 in die Ausnehmung 10 hineingleitet.
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Die Mitnehmerverbindung zwischen dem dem Schaft 14 zugehörigen Ansatz
17 als Gegenstück zur Ausnehmung 10 bewirkt bei Obertragung eines in Richtung des
Pfeiles .6, also in Drehrichtung wirkenden Drehmomentes von der Welle 1 auf
den
Schaft 14-, daß die Feder 4 durch ihre Verankerung; gegenüber dem Ansatz 17 im Bereich
ihres freien Endes zunächst zurückgehalten und dadurch insgesamt in ihrem Durchmesser
verengt wird. Die bei der dadurch zustande kommenden Anlage von der Feder 4 auf
den Schaft 14 ausgeübte Kraft hat eine Reibschlußverbindun0# zwischen der Feder
4 und dem Schaft 14 zur Folge, welche proportional zur Größe des zu übertragenden
Drehmomentes bis zu einem materialbedingten Grenzwert ansteigt.
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Die Feder 4, die im Ausführungsbeispiel dargestellt ist, weist rechteckigen
Querschnitt auf. Im Rahmen der Erfindung können jedoch auch andere Federquerschnitte,
so insbesondere auch runde Federquerschnitte, Verwendung finden.
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Weiter stellt insbesondere auch die dargestellte Verbindung zwischen
Schaft und Feder (Ausnehmung 10, Ansatz 17) nur ein Ausführungsbeispiel dar, daesim
Rahmen der Erfindung beispielsweise auch möglich ist, die Feder im Bereich ihres
freien Endes in Achsrichtung abzuwinkeln, so daß sich ein hakenförmiges Ende ergibt,
gegen das der Ansatz zur Anlage kommen kann.
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- Ansprüche -