DE2847927A1

DE2847927A1 - Spannfutter, insbesondere bohrfutter

Info

Publication number: DE2847927A1
Application number: DE19782847927
Authority: DE
Inventors: Guenter Horst Roehm
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-11-04
Filing date: 1978-11-04
Publication date: 1980-05-14
Also published as: FR2440799A1; GB2034210B; DE2847927C2; IT7969033A0; CH640443A5; NL186227B; GB2034210A; FR2440799B1; JPS6150722B2; NL7907225A; NL186227C; JPS5570506A; US4272087A; IT1119238B

Description

PATENTANWALT DIPL-PHYS. DR. HERMANN FAY

Günter Horst Rohm Heinrich-Röhm-Straße 50 7927 Sontheim

7900 Ulm, 25. Okt. 1978 Akte PG/4934 hö

Spannfutter, insbesondere Bohrfutter

Die Erfindung betrifft ein Spannfutter, insbesondere Bohrfutter, mit einem Futterkörper, mit einer koaxial zum Futterkörper verdrehbaren Spannhülse, mit Spannbacken, die zum. Spannen und. Losen durch eine Relativdrehung zwischen dem Futterkörper und der■' Spannhülse verstellbar sind, und mit einer zwischen dem Futterkörper und der Spannhülse vorgesehenen Feststelleinrichtung aus einem zur Futterachse koaxialen Zahnkranz einerseits und einem unter der Kraft einer Feder in den Zahnkranz eingreifenden Feststellglied andererseits, das den Futterkorper und die Spannhülse gegen Relativdrehungen im Sinne eines Lösens der Spannbacken sperrt, Relativdrehungen im Sinne eines Spannens aber ungehindert läßt, und das durch eine Löseeinrichtung von außen in eine mit dem Zahnkranz nicht im Eingriff stehende Stellung verstellbar ist.

030020/0231

Adrmi: 7» Ulm/Donau« r«ilf»di UM, Eiulngtwtiaie 21

Ttlcfon (07H) «4» M

Telegramme Froipit Ulmdonau

Postscheckkonto Stuttgart 73131

Bankkonto

DeuUdie Bank AG Ulm IM «71

Spannfutter, insbesondere Bohrfutter, dieser Art sind in verschiedenen Ausführungsformen., beispielsweise aus der DE-OS 23 41 642 oder der US-PS 1 296 501, bekannt. Sie haben den Vorteil, daß ein unbeabsichtigtes Lösen des Futters, beispielsweise durch Vibrationen während des Betriebes, von der Feststelleinrichtung mit Sicherheit verhindert wird. Das gilt auch für sogenannte nachspannende Futter, bei welchen die während der Bearbeitung am eingespannten Werkzeug oder Werkstück auftretenden Kräfte zu einer selbsttätigen Nachspannung des Futters führen. Der durch diese Nachspannung Jeweils erreichte Spannzustand wird durch die Feststelleinrichtung fixiert. Ein Lösen des Futters ist in jedem Fall erst nach Betätigung der Löseeinrichtung möglich»

Bei den bekannten Spannfuttern ist das Feststellglied in der Regel als Sperrklinke ausgebildet, die unter der Kraft der Feder in die Verzahnung des Zahnkranzes eingreift, wobei der Zahnkranz wahlweise am Futterkörper oder der Spannhülse, umgekehrt die Sperrklinke an der Spannhülse oder dem Futterkörper angeordnet sein kann. Schwierigkeiten entstehen dadurch, daß die beim gegenseitigen Verdrehen des Futterkörpers und der Spannhülse

030020/0231

284792?

aufeinander folgenden Drehstellungen, in welchen eine gegenseitige Fixierung beider Teile erfolgen kann, nicht ohne weiteres ausreichend kleinen Winkelabstand besitzen. Denn dieser Winkelabstand ist in erster Linie durch den Zahnabstand und die Zahntiefe des Zahnkranzes bestimmt. Dem Zahnabstand und der Zahntiefe sind aber zu kleinen Werten hin Grenzen gesetzt, weil die Sperrklinke aus Festigkeitsgründen nicht entsprechend verkleinert werden kann. Aus der schon genannten US-PS 1 296 501 ist es bereits bekannt, diesen Nachteil dadurch abzuschwächen, daß längs des Zahnkranzes zwei Sperrklinken angeordnet sind, deren Winkelabstand um einen halben Zahnabstand größer als ein ganzzahliges Vielfaches des Zahnabstandes ist, so daß die beiden Sperrklinken immer nur wechselweise am Zahnkranz zum Eingriff kommen, nämlich nach einer Verdrehung des Zahnkranzes um jeweils nur einen halben Zahnabstand. Solche Feststelleinrichtungen sind konstruktiv und in ihrem Platzbedarf aufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Spannfutter der eingangs genannten Art so auszubilden, daß trotz einfachen konstruktiven Aufbaus die Spannhülse und der Futter-

030020/0231

284792?

körper in dicht aufeinanderfolgenden Drehstellungen gegeneinander fixiert werden können.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß das Feststellglied ein mit seiner Längsachse etwa tangential zur Futterachse angeordneter, in Längsrichtung unter der Kraft der Feder verschiebbar geführter Sperrstift ist, der am Stiftende mit einer von seiner Stirnfläche und seiner Umfangsfläche gebildeten Kante in die umfangsseitige Verzahnung des Zahnkranzes greift, daß der Zahnkranz - gesehen in der dem Spannen des Futters entsprechenden Drehrichtung, - mit jeweils einer vorderen Zahnflanke der Stirnfläche des Sperrstiftes, mit der rückwärtigen Zahnflanke des jeweils vorhergehenden Zahnes der Umfangsfläche des SperrStiftes anliegt, und daß die Löseeinrichtung einen den Sperrstift in seine aus dem Eingriff am Zahnkranz gelöste Stellung bewegenden Mitnehmer aufweist.

Der durch die Erfindung erreichte technische Fortschritt besteht im wesentlichen darin, daß die Zahnteilung und Zahntiefe des Zahnkranzes sehr fein, der Zahnabstand also sehr klein gewählt werden kann, dennoch ein sicherer Eingriff des Sperrstiftes mit seiner Kante in die Ver-

030020/0231

2847327

zahnung auch dann gewährleistet ist, wenn er selbst großen Querschnitt, also gerade in Sperrichtung hohe Festigkeit besitzt, da in Sperrichtung die Zahnflanken der Umfangsfläche des Sperrstiftes anliegen und ihn in erster Linie auf Scherung beanspruchen. In der dem Spannen des Futters entsprechenden Drehrichtung dagegen kann der Sperrstift dem Druck der ihm an seiner Stirnfläche anliegenden Zahnflanke gegen die Feder ohne weiteres ausweichen und so die Drehung des Zahnkranzes ermöglichen. Die Entsperrung des Futters, also das Verschieben des Sperrstiftes in seine aus der Verzahnung völlig gelöste Stellung, ist durch den Mitnehmer besonders einfach zu bewerkstelligen.

Im einzelnen kann die Erfindung auf verschiedene Weise verwirklicht werden. In bevorzugter Ausführungsform sind die Stirnfläche des Sperrstiftes und die Zahnflanken ebene Flächen, wobei die Zahnwinkel so gewählt sind, daß die Normale der an der Stirnfläche des Sperrstiftes zur Anlage kommenden Zahnflanke im wesentlichen parallel zur Längsachse des Sperrstiftes, die Normale der jeweils anderen, also an der Umfangsfläche des Sperrstiftes zur Anlage kommenden Zahnflanke, senkrecht dazu gerichtet ist.

030020/0231

2847327 - ίο -

Dadurch wird eine optimale Anlage der jeweils beiden Zahnflanken am Sperrstift gewährleistet. Weiter besteht die Möglichkeit, den Zahnkranz am Futterkörper, den Sperrstift an der Spannhülse anzuordnen. Jedoch ist im Rahmen der Erfindung diejenige Ausführungsform bevorzugt, in der der Sperrstift im Futterkörper geführt und der Zahnkranz an der Spannhülse angeordnet ist, so daß der Sperrstift, auf den Futterkörper bezogen, von innen nach außen in die an der inneren Umfangsfläche des Zahnkranzes angeordnete Verzahnung drückt. Diese Anordnung empfiehlt sich nicht nur aus Platzgründen, sondern auch unter dem Gesichtspunkt, daß dann bei schnell laufendem Spannfutter die Fliehkraft des Sperrstiftes in derselben Richtung wie die Feder wirkt, den Sperrstift also nur noch zusätzlich in die Verzahnung des Zahnkranzes drückt.

Auch die Ausbildung und Betätigung des Mitnehmers kann auf verschiedene Weise erfolgen. Eine sehr einfache und daher im Rahmen der Erfindung besonders bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer längs einer zur Futterachse koaxialen Kreisbahn verstellbar geführt ist, in die die Stirnfläche des

030020/0231

2847327

Sperrstiftes hineinragt. Zweckmäßig ist dazu der Mitnehmer durch das Ende einer vom Sperrstift durchgriffenen Ausnehmung in einem koaxial um die Futterachse drehbaren, auf der Seite der Verzahnung des Zahnkranzes liegenden Lösering gebildet. Wird der Lösering gedreht, verstellt sich der Mitnehmer längs der erwähnten Kreisbahn. Bei Verdrehung des Löseringes im Sinne einer Entsperrung des Futters drückt daher der Mitnehmer, d.h. das ihn bildende Ende der Ausnehmung des Löseringes, in gleicher Weise auf die Stirnfläche des Sperrstiftes wie eine der dieser Stirnfläche anliegenden und den Sperrstift gegen die Feder zurückdrückenden Zahnflanken des Zahnkranzes. Dies ist unmittelbar ein Ergebnis der durch die Erfindung geschaffenen Möglichkeit, den Sperrstift trotz feiner Zahnteilung des Zahnkranzes mit verhältnismäßig großem Durchmesser auszustatten, so daß die Stirnfläche des Sperrstiftes von der Verzahnung einerseits bis in die Bahn des Mitnehmers am Lösering andererseits reicht. Im übrigen kann der Lösering in einer oder mehreren vorgegebenen Drehstellungen einrastbar sein, wozu.entsprechende Rasteinrichtungen zwischen dem Lösering und dem Futterkörper vorgesehen sein können. Diese Raststellungen verhindern, daß sich unter der Wirkung von im Betrieb etwa aufbauenden Vibra-

030020/0231

284792?

tionen der Lösering selbsttätig verdreht und eine Verstellung des Sperrstiftes in die entsperrte, d.h. nicht mehr mit dem Zahnkranz im Eingriff stehende Stellung ermöglicht.

Im folgenden wird die Erfindung an einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert; es
zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein Bohrfutter nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt in Richtung II-II durch das Futter nach Fig. 1.

Das in der Zeichnung dargestellte Bohrfutter besteht aus einem Futterkörper 1 mit einer Aufnahme 2 für die nicht dargestellte Antriebsspindel einer Bohrmaschine. Im
Futterkörper 1 sind Spannbacken 3 angeordnet, die in
einer vom Futterkörper gebildeten konischen Führung zum Spannen und Lösen des ebenfalls nicht gezeigten Bohrwerkzeuges verstellbar sind, was durch Verdrehen der

030020/0231

284792?

koaxial und drehbar am Futterkörper 1 gelagerten Spannhülse 4 in im einzelnen nicht dargestellter, weil vielfach bekannter Weise erfolgt. Die Spannhülse 4 besitzt für ihre Verdrehung mittels eines nicht gezeigten Spannschlüssels eine Außenverzahnung 5, in die der mit einem Führungszapfen in die Führungsöffnung 6 des Futterkörpers 1 eingesteckte Schlüssel mit einem Ritzel eingreift. Zwischen dem Futterkörper 1 und der Spannhülse 4 ist eine Feststelleinrichtung vorgesehen, die bei im Betrieb des Spannfutters unter Umständen auftretenden Vibrationen verhindert, daß sich das Spannfutter selbsttätig löst. Dazu besteht die Feststelleinrichtung aus einem zur Futterachse 7 koaxialen Zahnkranz 8 einerseits und einem unter der Kraft einer Feder 9 in den Zahnkranz 8 eingreifenden Sperrstift 10 andererseits. Diese Feststelleinrichtung sperrt den Futterkörper 1 und die Spannhülse 4 gegen Relativdrehungen im Sinne eines Lösens der Spannbacken, (Pfeil 12 in Fig. 2), läßt aber Relativdrehungen im entgegengesetzten Sinne eines Spannens des Futters unbehindert. Durch eine Löseeinrichtung, die an einem zur Futterachse 7 koaxial gelagerten drehbaren Lösering 13 vorgesehen ist, kann der Sperrstift 10 von außen in eine mit

030020/0231

234792?

dem Zahnkranz 8 nicht im Eingriff stehende Stellung verstellt werden, damit das Spannfutter, beispielsweise zum Werkzeugwechsel, geöffnet werden kann. Der Sperrstift
10 ist mit seiner Längsachse 10.1 etwa tangential zur
Futterachse 7 angeordnet und in seiner Längsrichtung
unter der Kraft der Feder 9 im Futterkörper 1 verschiebbar geführt. Er greift mit einer am Stiftende von seiner Stirnfläche 10.2 und seiner ümfangsflache 10.3 gebildeten Kante 10.4 in die innenseitige Verzahnung des an der
Spannhülse 4 festen Zahnkranzes 8, und zwar im einzelnen derart, daß der Zahnkranz 8, gesehen in der dem Spannen des Futters entsprechenden, dem Pfeil 12 also entgegengesetzten Drehrichtdng mit einer jeweils vorderen Zahnflanke 8.1 der Stirnfläche 10.2 des Sperrstiftes 10, mit der rückwärtigen Zahnflanke 8.2 des in dieser Drehrichtung jeweils vorhergehenden Zahnes dagegen der Ümfangsflache 10.3 des Sperrstiftes 10 anliegt. Der auf der Seite der Verzahnung des Zahnkranzes 8 liegende Lösering 13 besitzt eine Ausnehmung 14 für den Durchtritt des Sperrstiftes 10, ferner einen Mitnehmer 14.1, der bei Verdrehen des Löseringes 13 den Sperrstift 10 in seine aus dem Eingriff am Zahnkranz 8
gelöstai Stellung bewegt. Wie die Zeichnung erkennen läßt, sind die Stirnfläche 10.2 des Sperrstiftes 10 und die

030020/0231

Zahnflanken 8.1, 8.2 ebene Flächen, -wobei die Normale, d.h. die zur jeweiligen Ebene Senkrechte, der an der Stirnfläche 10.2 des Sperrstiftes 10 zur Anlage kommenden Zahnflanke 8.1 im wesentlichen parallel zur Längsachse 10.1 des Sperrstiftes 10, die Normale der jeweils anderen Zahnflanke 8.2 senkrecht dazu gerichtet ist. Wird die Spannhülse 4 entgegen der Richtung des Pfeiles 12, d.h. also im Sinne eines Spannens des Futters, gegenüber dem Futterkörper 1 bewegt, so drücken die Zahnflanken 8.1 den Sperrstift 10 gegen den Druck der Feder 9 im Futterkörper 1 nach innen, so daß im Ergebnis der Sperrstift 10 über die Zähne der Verzahnung rastet und das Verdrehen des Zahnkranzes 8 und damit der Spannhülse 4 nicht behindert. In entgegengesetzter Drehrichtung der Spannhülse 4 dagegen liegen die Zahnflanken 8.2 der Umfangsfläche 10.3 des Sperrstiftes 10 an. In dieser Richtung, also quer zu seiner Längsachse 10.1 kann der Sperrstift 10 nicht ausweichen, blockiert also den Zahnkranz 8 und mit ihm die Spannhülse 4. Dabei können der Zahnabstand und die Zahntiefe der Verzahnung des Zahnkranzes 8 klein sein, so daß die aufeinanderfolgenden gegenseitigen Drehstellungen, in welchen die Spannhülse 4 und der Futterkörper 1 gegenseitig fixiert werden können, entsprechend dicht aufein-

030020/0231

2847827

anderfolgen. Jedoch kann der Querschnitt des Sperrstiftes 10 unabhängig von Zahnabstand und Zahntiefe des Zahnkranzes 8 groß gewählt werden, so daß die Querfestigkeit des Sperrstiftes 10 und damit seine die Spannhülse 4 blockierende Kraft entsprechend groß sind. Auch wenn der Sperrstift 10 lediglich mit seiner Kante 10.4 in der Verzahnung liegt, und die Verzahnung bezüglich Zahnabstand und Zahntiefe sehr fein gehalten ist, bleiben die Flächenpressungen zwischen Verzahnung und Stift 10 gering, so daß bleibende Verformungen der Zähne oder der Stiftkante 10.4 in der Praxis auch bei vergleichsweise feingeteiltem Zahnkranz 8 nicht befürchtet werden brauchen.

Wegen der beschriebenen Anordnung des Sperrstiftes 10 im Futterkörper 1 und des Zahnkranzes 8 an der Spannhülse 4 wird erreicht, daß der Sperrstift 10 unter der Wirkung der Feder 9, bezogen auf den Futterkörper 1, von innen nach außen in die an der inneren Umfangsflache des Zahnkranzes 8 angeordnete Verzahnung drückt. Dreht sich daher das Spannfutter sehr schnell, erhöht die auf den Sperrstift 10 wirkende Fliehkraft lediglich die Kraft der Feder 9. Der mögliche große Durchmesser des Sperrstiftes

030020/0231

10 bietet im übrigen die in der Zeichnung dargestellte sehr vorteilhafte Ausführungsform, daß die Stirnfläche 10.2 des Sperrstiftes 10 bis in die Kreisbahn des am Lösering 13 vorgesehenen Mitnehmers 14.1 hineinragt, die dieser beim Drehen des Löseringes 13 beschreibt. Dieser Mitnehmer 14.1 wird dabei im Ausführungsbeispiel durch das Ende der Ausnehmung 14 des Löseringes 13 gebildet, so daß beim Verdrehen des Löseringes 13 zum Zwecke der Entsperrung des Futters das Ende 14.1 der Ausnehmung 14 auf die Stirnfläche 10.2 des Sperrstiftes 10 in gleicher Weise wie die Zahnflanken 8.1 wirkt, also den Sperrstift 10 gegen die Wirkung der Feder 9 in den Futterkörper 1 eindrückt, so daß die Spannhülse 4 in .jeder Richtung verdreht werden kann. Um dabei zu verhindern, daß unter im Betriebsfall möglicherweise auftretenden Vibrationen der Lösering 13 sich selbsttätig verdreht und den Sperrstift 10 betätigt, kann der Lösering 13 in einer oder mehreren vorgegebenen Drehstellungen einrastbar sein. Dazu ist im Ausführungsbeispiel eine Rasteinrichtung 15 vorgesehen, die aus einer unter Federdruck 15.1 stehenden Rastkugel 15.2 besteht, die in eine entsprechende Rastaufnahme 13.1 des Löseringes 13 eingreift. Die Kraft der die Rastkugel 15.2 beaufschlagenden Feder

030020/0231

15.1 ist so gewählt, daß ein Verdrehen des Löseringes aus seiner Raststellung von Hand ohne weiteres möglich ist, ein selbsttätiges Verdrehen unter der Einwirkung von Vibrationen dagegen ausgeschlossen ist. Selbstverständlich können mehrere solche Rasteinrichtungen 15 oder Rastausnehmungen 13.1 vorgesehen sein, um je nach betrieblichen Erfordernissen dem Lösering 13 unterschiedliche Ausgangsstellungen zu geben.

Wenn im übrigen in der Zeichnung auch nur ein mit Hilfe eines Spannschlüssels spannbares Bohrfutter dargestellt ist, so ist doch die Erfindung gleichermaßen auch für selbsttätig spannende oder nachspannende Futter geeignet.

030020/0231

Claims

Ansprüche

/ 1.!Spannfutter, insbesondere Bohrfutter, mit einem Futterkörper, mit einer koaxial zum Futterkörper verdrehbaren Spannhülse, mit Spannbacken, die zum Spannen und Lösen durch eine Relativdrehung zwischen dem Futterkörper und der Spannhülse verstellbar sind, und mit einer zwisehen dem Futterkörper und der Spannhülse vorgesehenen Feststelleinrichtung aus einem zur Futterachse koaxialen 'Zahnkranz einerseits und einem unter der Kraft einer Feder in den Zahnkranz eingreifenden Feststellglied andererseits, das den Futterkörper und die Spannhülse gegen Relativdrehungen im Sinne eines Lösens der Spannbacken sperrt, Relativdrehungen im Sinne eines Spannens aber unbehindert läßt, und das durch eine Löseeinrichtung

Adreift: Vt Ulm/Donau, Postfach 1209, Eiuingcrstrafic 21

Telefon (0731) **9U

03Ö020/0231

Telegramme Frospat Ulmdonau

Postscheckkonto Stuttgart 73231

Bankkonto

Deutsch· Bank AG Ulm IM «71

ORfGINAL INSPECTED

2847327

von außen in eine mit dem Zahnkranz nicht im Eingriff stehende Stellung verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Feststellglied ein mit seiner Längsachse (1O.1) etwa tangential zur Futterachse (7) angeordneter, in Längsrichtung unter der Kraft der Feder (9) verschiebbar geführter Sperrstift (10) ist, der am Stiftende mit einer von seiner Stirnfläche (10.2) und seiner Umfangsfläche (10.3) gebildeten Kante (10.4) in die umfangsseitige Verzahnung des Zahnkranzes (8) greift, daß der Zahnkranz (8) - gesehen in der dem Spannen des Futters entsprechenden Drehrichtung, - mit jeweils einer vorderen Zahnflanke (8.1) der Stirnfläche (10.2) des Sperrstiftes (10), mit der rückwärtigen Zahnflanke (8.2) des jeweils vorhergehenden Zahnes der ümfangsfläche (10.3) des Sperrstiftes (10) anliegt, und daß die Löseeinrichtung einen den Sperrstift (10) in eine aus dem Eingriff am Zahnkranz (8) gelöste Stellung bewegenden Mitnehmer (14.1) aufweist.
2. Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche (10.2) des Sperrstiftes (10) und die Zahnflanken (8.2, 8.2) ebene Flächen sind, wobei

030020/0231

die Zahnwinkel so gewählt sind, daß die Normale der an der Stirnfläche (10.2) des Sperrstiftes (10) zur Anlage kommenden Zahnflanke (8.1) im wesentlichen parallel zur Längsachse (10.1) des Sperrstiftes (10), die Normale der jeweils anderen Zahnflanke (8.2) senkrecht dazu gerichtet ist.
3. Spannfutter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrstift (10) im Futterkörper (1) geführt und der Zahnkranz (8) an der Spannhülse (4)" angeordnet ist, so daß der Sperrstift (10), auf den Futterkörper (1) bezogen, von innen nach außen in die an der inneren Umfangsflache des Zahnkranzes (8) angeordnete Verzahnung drückt.
4. Spannfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer (14.1) längs einer zur Futterachse (?) koaxialen Kreisbahn verstellbar geführt ist, in die die Stirnfläche (TO.2) des Sperrstiftes (10) hineinragt.
5. Spannfutter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer (14.1) durch das Ende einer vom Sperrstift (10) durchgriffenen Ausnehmungen (14) in einem

030020/0231

2847327

koaxial um die Futterachse (7) drehbaren, auf der Seite der Verzahnung des Zahnkranzes (8) liegenden Lösering (13) gebildet ist.
6. Spannfutter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Löserirv^ (13) in einer oder mehreren vorgegebenen Drehstellungen einrastbar ist, und daß dazu Rasteinrichtungen (15) zwischen dem Lösering (13) und dem Futterkörper (1) vorgesehen sind.

030020/0231