DE2718266A1

DE2718266A1 - Spannfutter mit drehmomentenbegrenzung fuer gewindebohrer

Info

Publication number: DE2718266A1
Application number: DE19772718266
Authority: DE
Inventors: Robert Sidney Dann
Original assignee: B O MORRIS Ltd
Current assignee: B O MORRIS Ltd
Priority date: 1976-04-30
Filing date: 1977-04-25
Publication date: 1977-11-17
Also published as: US4088418A; FR2349383A1

Description

Harro Gralfs

GraJfs Palentanwal Am Bürgerpark 8 D 3300 Braunschweig Germany

Am Bürgerpark 8 D 3300 Braunschweig, Germany Telefon 05 31-7 47 98 Cable patmarks braunschweig

21. April 1977 M 1G88 - G/Lie

B.O. Morris Limited
Morrisflex Works, Briton Road,
Coventry, Vest Midlands / England

Spannfutter mit Drehmomentenbegrenzung für Gewindebohrer

Die Erfindung betrifft ein Spannfutter mit Drehmomentenbegrenzung für Gewindebohrer und ähnliche Werkzeuge mit einem drehbaren Schaft, in dem koaxial eine Aufnahme für den Bohrerschaft ausgebildet ist, über die das Drehmoment auf den Bohrer übertragen und der Bohrer im Spannfutter gehaltert wird, sowie mit einer Antriebsbuchse, die koaxial auf dem Schaft angeordnet ist.

Bei einem bekannten Spannfutter der genannten Art weist die Drehmomentenbegrenzung, die die Drehmomentenübertragung unterbricht, wenn das Drehmoment einen bestimmten Wert erreicht hat, eine Kupplung nach Art einer Klauenkupplung

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auf. Eine derartige Klauenkupplung erfordert Kupplungsklauen von bestimmter Form und entsprechend komplementär ausgebildete Kupplungszähne. Eine solche Kupplung ist aufwendig in der Herstellung.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Spannfutter der genannten Art zu schaffen, dessen Komponenten einfacher in der Herstellung sind, das leichter zusammenzubauen ist und das schneller im Betrieb ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Antriebsbuchse radial mit Abstand vom Schaft so angeordnet ist, daß zwischen Schaft und Buchse ein ringförmiger Raum verbleibt, daß der ringförmige Raum an einem Ende durch einen Flanscharm der Buchse abgeschlossen ist, daß in dem ringförmigen Raum wenigstens ein das Drehmoment übertragendes Kupplungselement angeordnet ist, das unter Federdruck in eine flache Vertiefung in einer radialen Fläche in dem Flansch gedruckt wird, daß die das Drehmoment tibertragenden Kupplungselemente sich durch eine nach außen offene Ausnehmung in einem Flansch am Schaft erstrecken, daß die Ausnehmung eine Seitenwand aufweist, die eich im wesentlichen radial erstreckt und eine Antriebsfläche bildet, gegen die das Kupplungselement bei Drehung der Buchse angedrückt wird, so daß das auf die Antriebsbuchse ausgeübte Drehmoment über die Kupplungeelemente auf den Schaft übertragen wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Spannfutter wird das Drehmoment durch eine Kombination von Form- und Kraftschluß εwischen

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den Kupplungselementen und der mit den Vertiefungen versehenen Flanschfläche an der Buchse übertragen. Die Federkraft wird dabei so gewählt, daß die Kupplungselemente gegen die Federkraft aus den flachen Vertiefungen herausdrückbar sind, wenn ein vorbestimmtes Drehmoment überschritten wird.

Die gegenüberliegende Wand der Ausnehmung ist vorzugsweise von der radialen Seitenwand weggeneigt ausgebildet, so daß beim Drehen der Buchse in entgegengesetzter Richtung die Kupplungseiemente zwischen dieser zweiten Wand der Ausnehmung und der Innenseite der Buchse verkeilt werden und so der Schaft in entgegengesetzter Richtung angetrieben wird.

In einer ersten Ausführungsform sind als Kupplungselemente zylindrische Stifte vorgesehen, die an ihren mit den flachen Vertiefungen in der Flanschfläche an der Buchse in Eingriff stehenden Ende teilkugelig ausgebildet sind.

In einer zweiten Ausführungsform sind als Kupplungseiemente gehärtete Kugeln vorgesehen, wobei die Ausnehmung in dem Flansch auf dem Schaft eine Seitenwand hat, die parallel zu einer radialen Mittellinie durch die Ausnehmung und zur Längsachse des Schaftes liegt. Bei dieser Ausführungsform liegt die andere Seitenwand der Ausnehmung in dem Flansch gleichfalls parallel zur radialen Mittellinie durch die Ausnehmung, jedoch geneigt zu einer Ebene parallel zur Längsachse des Schaftes, so daß die Kugeln beim Antrieb der Buchse in Richtung des Rücklaufes zwischen dieser Wand und der angrenzenden Flanschfläche der Buchse verkeilt wird.

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Die Erfindung ist in der Zeichnung in zwei Ausführungsformen veranschaulicht und im Nachstehenden im einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht mit einem axialen Teilschnitt einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Spannfutters.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt längs der linie III-III in Fig. 1.

Fig. 4 zeigt ähnlich Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform eines Spannfutters gemäß der Erfindung.

Fig. 5 zeigt eine Ansicht des Schaftes in einer Ansicht in Richtung des Pfeiles V in Fig. 4.

Fig. 6 zeigt eine Draufsicht auf den Schaft nach Fig. 5 in Richtung des Pfeiles VI.

Bei der ersten Ausführungsform weist das Spannfutter einen Schaft 1 auf, eine koaxiale Antriebsbuchse 2 und eine Mehrzahl, beispielsweise vier von den Antrieb übertragenden Stiften 3 auf, im Nachstehenden auch als Kupplungselemente

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bezeichnet. Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Schaft weist einen axialen Durchgang auf, der einen mittleren Abschnitt 9 mit einem quadratischen Querschnitt aufweist, in den das in üblicher Weise mit einem entsprechenden Vierkant ausgebildete Ende des Schaftes eines in der Zeichnung nicht dargestellten Gewindebohrers eingreift. An den Abschnitt 9 schließt sich rechts in Fig. 1 ein Abschnitt mit vergrößertem Durchmesser an, in dem eine Halterung für den Gewindebohrer angeordnet ist. Diese Halterung weist eine Buchse 6 auf, in die der Schaft des Gewindebohrers einsetzbar ist. Die Buchse 6 ist durch eine Schraubenfeder 7 belastet. In einer Bohrung in der zylindrischen Wand der Buchse 6 ist eine Kugel 8 gelagert, die mit einer sich zum Schaftende hin verjüngenden Vertiefung im Schaft zusammenwirkt. Durch die Kugel 8, von der eine Mehrzahl vorgesehen werden kann, wird einmal die Buchse 6 gehalten und zum anderen der Schaft des Gewindebohrers in der Buchse 6 gehaltert.

Auf der Außenseite des Schaftes 1 ist ein Flansch 11 ausgebildet, der mit vier, im Abstand auf dem Umfang angeordneten Ausnehmungen 12 versehen ist, die jeweils eine Anschlagfläche 13 aufweisen, die sich parallel zum Radius des Flansches 11 erstreckt. Die Ausnehmung 12 weist weiter eine Fläche 14 auf, die sich vom inneren Ende der Anschlagfläche 13 im wesentlichen auf einer Sehne des den Außenumfang des Flansches bildenden Kreises erstreckt.

Die Buchse 2 weist eine zylindrische Vand auf, die radial im Abstand vom Schaft 1 liegt, so daß ein ringförmiger Raum zwischen der zylindrischen Innenwand der Buchse 2

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und dem Schaft 1 gebildet wird. Dieser Ringraum ist an einem Ende über einen an der Buchse 2 angeformten Innenflansch 15 verschlossen. In der dem Ringraum zugewandten Innenfläche des Flansches 15 sind in gleichen Abständen voneinander vier teilkugelig ausgebildete Vertiefungen 16 ausgebildet.

Die einzelnen, stiftförmigen Kupplungselemente haben an ihren, den Plansch 15 zugewandten Ende eine kugelförmige Endfläche, mit der sie in die kugelförmigen Vertiefungen 16 im Flansch 15 der Buchse 2 eingreifen. Die Kupplungselemente 3 sind durch eine ringförmige Feder 5 belastet, die gegen das andere Ende der Kupplungselemente wirkt. Die Feder 4 stützt sich gegen einen Ring 4-ab, der an dem dem Flansch 15 gegenüberliegenden Ende der Buchse 2 angeordnet ist und beispielsweise über ein Gewinde in die Buchse eingeschraubt sein kann.

Der Drehantrieb des Spannfutters greift an der Buchse 2 an. Unter normalen Antriebsbedingungen liegen die Kupplungsstifte mit ihren kugelförmigen Enden in den Ausnehmungen 16 des Flansches 15, in die sie durch die Feder 5 gedruckt werden. Die Kupplungselemente legen sich dabei gegen die Flächen oder Schultern 13 im Flansch 11 des Schaftes 1 an. Dadurch wird der Schaft 11 gedreht und zwar in Fig. 2 entgegen dem Uhrzeigersinn. Das so auf den Schaft 11 übertragene Drehmoment wird über die quadratische Ausnehmung 9 auf den Schaft des Gewindebohrers übertragen.

Sobald das Drehmoment einen vorbestimmten Vert übersteigt, beispielsweise weil der Gewindebohrer auf einen Widerstand

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stößt, etwa gegen den Boden eines Sackloches anläuft, werden die Kupplungsstifte 3 gegen die Kraft der Feder 5 aus den flachen Vertiefungen herausgedrückt und damit der Schaft 1 von der Buchse 2 entkuppelt. Durch Einstellen der Feder, beispielsweise durch Verstellung des Ringes 4, kann das Grenzdrehmoment eingestellt werden.

Nach Überschreiten des Grenzdrehmomentes dreht sich die Buchse 2 frei um den dann feststehenden Schaft 1. Es wird kein Drehmoment mehr übertragen. Unter dem Druck der Feder 5 werden die Kupplungsstifte jedoch mit ihrem kugelförmigen Ende 3 jeweils beim Vorbeilaufen einer Vertiefung 16 in diese Vertiefung hineingedrückt. Solange das für den Antrieb des Schaftes 2 erforderliche Drehmoment jedoch oberhalb des Grenzdrehmomentes liegt, wird der Kupplungsstift sofort wieder aus der Vertiefung 15 herausgedrückt.

Wenn die Buchse 2 in entgegengesetzter Richtung gedreht wird, werden die Kupplungsstifte 3 zwischen der sich sehnenförmig erstreckenden Fläche oder Schulter 14 und der Innenfläche der Buchse 2 verkeilt, so daß das Drehmoment dann unmittelbar von der Buchse auf den Schaft übertragen wird. Der Gewindebohrer wird damit mit dem vollen, zur Verfügung stehenden Drehmoment aus der Bohrung herausgedreht.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 4 bis 6 weist das Spannfutter einen Schaft 21, eine koaxial zu diesem angeordnete Antriebsbuchse 22 und eine Mehrzahl beispiels-

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weise sechs, das Drehmoment übertragende Kugeln 23 auf. Diese Kugeln können Kugellagerkugeln oder andere, gehärtete Kugeln sein. Der Schaft 21 ist mit einem Durchgang versehen, der wiederum einen mittleren Abschnitt 30 mit einem quadratischen Querschnitt aufweist, in den das entsprechend geformte Ende eines Gewindebohrers einsetzbar ist und eine daran anschließende Bohrung 31 mit größerem Durchmesser. In diesem Abschnitt 31 ist wiederum, wie bei der ersten Ausführungsform, eine Buchse 27 axial geführt, die unter dem Druck einer Feder 28 steht und in die der Bohrer einsetzbar ist. Zur Halterung der Buchse und des Bohrers sind wiederum Kugeln 29 vorgesehen, die in eine Vertiefung in der Innenwand der Ausnehmung 31 eingreift. Der Schaft 21 ist wiederum mit einem Außenflansch 33 versehen, in dem hier sechs, auf dem Umfang gleichmäßig verteilte, nach außen offene Ausnehmungen 34- ausgebildet sind, die Jeweils Seitenwände 35_f 36 aufweisen, die im wesentlichen parallel zu einem Radius durch die Mitte der Ausnehmung 34- liegen. Eine der Seitenwände 35 liegt mit ihrer Fläche gleichzeitig parallel zur Achsrichtung, während die andere Wand 36 gegen die Achsrichtung geneigt ist, wie in Fig. 5 und 6 dargestellt.

Die Buchse 22 weist wiederum eine zylindrische Wand auf, die radial im Abstand von dem Schaft 21 liegt und einen Ringraum um den Schaft 21 begrenzt. Der Ringraum ist an einem Ende durch einen Innenflansch 37 der Buchse 22 geschlossen. Auf der Innenfläche des Flansches 37 sind sechs teilkugelige Vertiefungen 38 vorgesehen, die in gleichen Abständen voneinander auf dem Umfang angeordnet sind. Ein

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Querschnitt durch die Buchse 22 ist bei dieser zweiten Ausführungsform nicht dargestellt. Dieser entspricht dem Querschnitt der Buchse in der ersten Ausführungsform.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich, sind die einzelnen Kupplungskugeln 23 jeweils in einer der Ausnehmungen 34 angeordnet. Sie greifen dabei in die teilkugeligen Vertiefungen 38 in dem Flansch 37 der Buchse 22 ein und sind in Richtung auf den Flansch durch eine Feder 25 belastet, die beispielsweise aus einer Mehrzahl von Tellerfedern bestehen kann. Die Tellerfedern 25 oder eine statt dessen vorgesehene Schraubenfeder drückt gegen einen Ring 26, der gegen die Kugeln 23 anliegt. Am anderen Ende der Feder 25 ist wiederum ein Ring 24 als Gegenlager vorgesehen, der in das Ende der Buchse eingeschraubt sein kann.

Bei Antrieb der Buchse 22 in Vorschubrichtung wird das Drehmoment durch die in die Vertiefungen 38 eingreifenden Kupplungskugeln 23 auf den Schaft 21 übertragen. Die Kugeln liegen dabei gegen die Flächen 35 der Ausnehmungen 34 im Flansch 33 an. Wird das eingestellte Grenzdrehmoment überschritten, beispielsweise weil der Bohrer gegen ein Hindernis anläuft, werden die Kupplungskugeln 23 gegen die Federkraft aus den Vertiefungen 38 herausgedrückt. Die Buchse 32 kann sich damit frei um den Schaft 21 drehen, wobei die Kugeln durch die Feder jeweils beim Vorbeilaufen einer Vertiefung 38 mit dieser in Eingriff gebracht werden. Solange das für eine Drehung des Schaftes 21 erforderliche Drehmoment jedoch über dem Grenzdrehmoment liegt, werden die Kugeln 23 sofort wieder gegen die Feder 25 aus den Vertiefungen herausgedrückt.

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Beim Rücklauf, bei dem die Buchse 22 in entgegengesetzter Richtung angetrieben wird, werden die Kugeln 23 durch die zur Achse des Schaftes schräg verlaufenden Wände 36 zwischen den Vertiefungen 38 und den Schrägwänden 36 verkeilt, so daß das volle Drehmoment für das Rückdrehen des Bohrers übertragen wird.

Statt, wie beschrieben, in dem Innenflansch 15 bzw. 37 können die Vertiefungen 16 bzw. 38 auch in einem Flansch ausgebildet sein, der aus einem Stück mit dem Schaft 1 bzw. 21 besteht, während die Ausschnitte 12 bzw. 34- in einem Flansch ausgebildet sind, der an der Buchse 2 bzw. 22 ausgebildet ist. In diesem Fall wären die Ausschnitte 12 bzw. 34- jeweils in entgegengesetzter Richtung auszubilden, um bei gleicher Drehrichtung der Buchse 2 bzw. 22 den Vor- bzw. Rücklauf zu erzielen.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

ί1.JSpannfutter mit Drehmomentenbegrenzung für Gewindebohrer und ähnliche Werkzeuge mit einem drehbaren Schaft, in dem koaxial eine Aufnahme für den Bohrerschaft ausgebildet über das Drehmoment übertragen und der Bohrer in dem Spannfutter gehaltert wird, sowie mit einer Antriebsbuchse, die koaxial auf dem Schaft angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsbuchse (2, 22) radial mit Abstand vom Schaft (1, 21) so angeordnet ist, daß zwischen dem Schaft und der Buchse ein ringförmiger Raum verbleibt, daß der ringförmige Raum an einem Ende durch einen ersten Flansch (15» 37) ^an der Buchse geschlossen ist, daß in dem ringförmigen Raum wenigstens ein das Drehmoment übertragendes Kupplungselement angeordnet ist, das unter Federdruck (5, 25) in eine flache Vertiefung (16, 38) in dem ersten Flansch gedrückt wird, daß die das Drehmoment übertragenden Kupplungselemente (3, 23) sich durch eine nach außen offene Ausnehmung (12, 34-) in einem zweiten Flansch am Schaft erstrecken, daß die Ausnehmung (12, 34·) eine Seitenwand (13i 35) aufweist, die sich im wesentlichen radial erstreckt und eine Antriebsfläche bildet, gegen die das Kupplungselement bei Drehung der Buchse angedrückt wird, so daß das auf die Antriebsbuchse ausgeübte Drehmoment über die Kupplungselemente auf den Schaft übertragen wird.

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2. Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gegenüberliegende Wand (14-, 36) der Ausnehmung (12, 34-) von der radialen Seitenwand (13> 35) weg geneigt ist, so daß beim Drehen der Buchse (2, 22) in entgegengesetzter Richtung die Kupplungselemente (3>23) zwischen der genannten anderen Wand der Ausnehmung und der Buchse verkeilt werden, so daß der Schaft in entgegengesetzter Richtung angetrieben wird.
3· Spannfutter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Kupplungselemente zylindrische Stifte (3) vorgesehen sind, die an ihrem mit den flachen Vertiefungen in dem ersten Flansch in Eingriff stehenden Ende teilkugelig ausgebildet sind.
4. Spannfutter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungselemente gehärtete Kugeln (23) sind, und daß die Ausnehmung in dem zweiten Flansch (33) eine Seitenwand (35) hat, die parallel zu einer radialen Mittellinie durch die Ausnehmung (34-) und zur Längsachse des zweiten Flansches (33) liegt.

Spannfutter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Seitenwand (36) der Ausnehmung (34) in dem zweiten Flansch (33) parallel zu der radialen Mittellinie durch die Ausnehmung (34), jedoch geneigt zu einer Ebene parallel zur Längsachse des zweiten Flansches liegt, so daß die Kugel bei Antrieb der Buchse in Richtung des Rückwärtshubes zwischen dieser Wand und dem ersten Flansch der Buchse verkeilt wird.

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