DE29906001U1

DE29906001U1 - Spannfutter

Info

Publication number: DE29906001U1
Application number: DE29906001U
Authority: DE
Original assignee: ZIERPKA
Current assignee: ZIERPKA
Priority date: 1999-04-01
Filing date: 1999-04-01
Publication date: 1999-07-15
Anticipated expiration: 2009-04-02

Description

GEITZ & GEITZ Patentanwälte

Kriegsstr. 234 . 76135 Karlsruhe

Anwaltsakte: 993996

Anmelder: Günter Zierpka
Elfenweg 2
D-76199 Karlsruhe

SPANNFUTTER

Die Erfindung bezieht sich auf eine zum Spannen von Werkzeugen, wie Bohrer, Senker oder dergleichen,-bestimmtes Spannfutter mit einem Kupplungsschaft zum dreh- und axialfesten Kuppeln mit der Antriebswelle einer Drehmaschine, etwa einer Handbohrmaschine, und mit einer Werkzeugaufnahme, die eine sich koaxial zum Kupplungsschaft von der von diesem abgewandten Stirnseite aus in einen Aufnahmezylinder hineinerstreckende Längsausnehmung und über den Umfang verteilt angeordnete sowie mittels einer auf den Aufnahmezylinder aufgeschraubten Spannmutter in Spannposition mit dem Schaft eines eingesteckten Werkzeug bringbare Spannbacken aufweist.

Derartige Spannfutter sind allgemein bekannt und dienen zum Spannen von Bohrern oder ähnlichen Werkzeugen, indem die Spannbacken mit dem Schaft des jeweiligen Werkzeugs radial derart verspannt werden, daß eine kraftschlüssige Drehmomentenübertragung vom Spannfutter auf ein eingespanntes Werkzeug gelingt. Unbefriedigend bei diesen Spannfuttern ist die unpräzise Zentrierung gespannter Werkzeuge und daraus resultierend deren mangelnde Rundlaufgenauigkeit.

Zwar sind auch schon hochpräzise Spannzangen zum Spannen von Werkzeugen mit Zylinderschäften bekanntgeworden, bei denen es sich um leicht konisch ausgebildete Spannhülsen mit einem stumpf ausgebildeten Spannkonus an einem Ende sowie mit über den Umfang verteilt angeordneten Spannsegmenten handelt. Jeweils benachbarte Spannsegmente sind bei diesen Spannzangen über schmale Federstege an einem Hülsenende miteinander verbunden, hingegen am anderen Hülsenende durch Schlitze getrennt. Derartige Spannungen sind für die Aufnahme in angepaßten Innenkonen von Spannfuttern, bestimmt und die Spannsegmente der Spannzangen durch mehr oder weniger axiales Verspannen mit den Spannfutterkonen mittels einer Spannmutter, die an dem stumpfen Spannkonus angreift, radial mit den Schäften von Werkzeugen verspannbar.

Diese hochpräzisen Spannzangen haben sich zwar bewährt, sind aber in der Herstellung außerordentlich aufwendig und somit teuer. Sie kommen daher für vielfältige Bedarfsfälle, wie beispielsweise den Heimwerkerbereich, nicht in Betracht.

Demgegenüber soll durch die Erfindung ein Spannfutter der eingangs genannten Art und Zweckbestimmung geschaffen werden, das einfach und kostengünstig herstellbar ist, gleichwohl aber Werkzeuge mit hoher Rundlaufgenauigkeit zu spannen vermag.

Gelöst ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß bei dem Spannfutter nach dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1 die Spannbacken an sich innerhalb des Aufnahmezylinders

axial nach der vom Kupplungsschaft wegweisenden Seite forterstreckenden Federzungen angeordnet sind und daß die Längsausnehmung der Werkzeugaufnahme von einem Innenkonus zum Zentrieren des Schaftendes eines eingesetzten Werkzeugs abgeschlossen ist.

Das erfindungsgemäße Spannfutter zeichnet sich neben einem einfachen und kostengünstigen Aufbau durch eine präzise Zentrierung eingesetzter und eingespannter Werkzeuge aus. Dies deshalb, weil die Zentrierung des eingespannten Werkzeugschaftes einerseits durch die Aufnahme des Schaftendes in dem die Längsausnehmung der Werkzeugaufnahme abschließenden Innenkonus und axial beabstandet davon im Angriffsbereich der Spannbacken erfolgt. Darüber hinaus bildet der die Längsausnehmung der Werkzeugaufnahme abschließende Innenkonus eine Stützschulter für die Aufnahme von Längskräften, wie sie beim Bohren und/oder Senken auftreten.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß an den vom Innenkonus der Längsausnehmung der Werkzeugaufnahme abgewandten Enden der nach der vom Kupplungsschaft wegweisenden Seite vorstehenden Federzungen die Spannbacken radial über die Federzungen vorstehend angeordnet sind, derart, daß die Spannbacken in großem axialen Abstand von dem durch den Innenkonus, zentrierten Schaftende am Werkzeugschaft angreifen. Di.es gewährleistet eine sehr einfache, gleichwohl aber hoch präzise Zentrierung eines eingespannten Werkzeugs.

Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung erstrecken

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sich die Federzungen im Bereich einer radialen Eindrehung und sind mit ihren von den Spannbacken entfernten Enden fest eingespannt. Dabei sind zweckmäßigerweise die Federzungen mit den an deren vom Kupplungszapfen abgewandten Enden angeordneten Spannbacken jeweils durch bis zur Festeinspannung der Federzungen durchlaufende Schlitze voneinander getrennt.

Eine derartige Ausbildung ist in einfacher Weise realisierbar, indem der Bereich der Federzungen und der Spannbacken durch Drehen hergestellt und dann dieser Bereich durch Längsschlitze in über den Umfang verteilte Segmente aufgeteilt wird.

Gemäß einer abermaligen Weiterbildung der Erfindung ergibt sich eine besonders einfache Bauform dadurch, daß der Kupplungszapfen und die Werkzeugaufnahme mit den Federzungen und den daran angeordneten Spannbacken einstückig ausgebildet sind.

Alternativ dazu können aber auch, gemäß einer anderen Wieterbildung der Erfindung, die Federzungen mit den an diesen angeordneten Spannbacken einstückig mit einem austauschbar im Aufnahmezylinder der Werkzeugaufnahme aufgenommenen Wechselspanneinsatz ausgebildet sein.

Bei dieser Weiterbildung besitzt zweckmäßigerweise der Wechselspanneinsatz ein sich nach der von den Federzungen mit den Spannbacken wegweisenden Seite forterstreckendes

Hülsenteil mit einem dessen Längsausnehmung abschließenden Innenkonus zum Zentrieren des Schaftendes- eines eingesetzten Werkzeugs.

Eine abermals wichtige Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der Kupplungsschaft als Hohlteil ausgebildet und in diesem ein Zapfen aufgenommen ist, der an seinem zur Werkzeugaufnahme hin weisenden Ende einen die Längsausnehmung abschließenden Innenkonus zum Zentrieren des Schaftendes eines eingesetzten Werkzeugs aufweist.

Dieser Zapfen mit dem Innenkonus kann vorzugsweise axial verstellbar im Kupplungszapfen aufgenommen sein, beispielsweise eingeschraubt.

Eine nochmalige Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der Kupplungsschaft als Rundschaft mit einem zylindrischen Mantel sowie einer Zentrierschulter am freien Ende ausgebildet ist. Das mit einem derartigen Kupplungsschaft ausgerüstete Spannfutter kann in den bei Drehmaschinen üblichen Spannfuttern gespannt werden.

Alternativ dazu kann der Kupplungsschaft aber auch einen Außensechskant mit einer konischen Zentrierschulter an seinem freien Ende und einer davon axial beabstandeten umlaufenden Zentrier- und Spannrille aufweisen, was das Ankuppeln an eine Drehmaschine durch Aufnahme des Schaftes in einer entsprechenden Sechskant-Längsausnehmung ermöglicht.

Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung sollen nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung erläutert werden. In schematischen Ansichten zeigen:

Fig. 1: In der linken Hälfte ein Spannfutter mit einem als Sechskant ausgebildeten Kupplungsschaft und in der rechten Hälfte mit einem Kreisquerschnitt aufweisenden Kupplungsschaft,

Fig. 2: einen der Schnittlinie II-II in Fig. 1 entsprechenden Querschnitt durch das Spannfutter,

Fig. 3: einen Längsschnitt gemäß der Schnittlinie III-III

in Fig. 2 durch ein Spannfutter mit einem austauschbaren Wechselspanneinsatz und mit einem als Hohlteil ausgebildeten Kupplungsschaft und

Fig. 4: ein ebenfalls mit einem als Hohlteil ausgebildeten Kupplungsschaft ausgerüstetes Spannfutter, bei dem im Kupplungsschaft ein axial verstellbarer Zapfen mit einer eine Abstütz- und Zentrierschulter für ein eingesetztes Werkzeug bildenden Innenkonus aufgenommen ist.

Das in Fig. 1 veranschaulichte Spannfutter 10 umfaßt eine Werkzeugaufnahme 11 mit einem Aufnahmezylinder 12 und einem sich vom Aufnahmezylinder forterstreckenden Kupplungsschaft 13, 13'. Der Kupplungsschaft ist einstückig mit dem Aufnahmezylinder 12 ausgebildet und an seinem freien Ende mit ei-

nem angefasten Abstütz- und Zentrierkonus 14 versehen. Der Kupplungsschaft kann als Sechskantschaft 13 mit einer vom Abstütz- und Zentrierkonus 14 axial beabstandeten sowie umlaufenden Zentrier- und Spannrille 15 versehen sein, wie in der linken Hälfte von Fig. 1 veranschaulicht, oder auch als Rundschaft 13' mit Kreisquerschnitt, wie die rechte Hälfte in Fig. 1 zeigt.

In den Aufnahmezylinder 12 erstreckt sich von der vom Kupplungsschaft 13, 13' abgewandten Stirnseite aus eine Längsausnehmung 16 hinein, die in der Tiefe von einem Innenkonus 17 zum Abstützen und Zentrieren des Schaftendes eines in die Längsausnehmung 16 eingesetzten und in noch zu beschreibender Weise gespannten Werkzeugs abgeschlossen ist. Die Werkzeugaufnahme 11 umfaßt über den Umfang der sich in den Aufnahmezylinder 12 hineinerstreckenden Längsausnehmung 16 verteilt und an den vom Kupplungsschaft 13, 13' wegweisenden Enden von Federzungen 18 angeordnete Spannbacken 19. Die Federzungen 18 mit den an diesen angeordnete Spannbakken 19 sind einstückig mit dem Aufnahmezylinder 12 ausgebildet, und erstrecken sich im Bereich einer radialen Eindrehung 20 zwischen den Spannbacken 19 und dem rückwärtigen Teil des Aufnahmezylinders 12.

Hergestellt sind die Federzungen 18 mit in an diesen angeordneten Spannbacken 19, indem der Aufnahmezylinder 12 mit der genannten Eindrehung 20 bei gleichzeitigem Andrehen der Spannbacken 19 versehen und dann die Federzungen 18 mit den Spannbacken 19 durch Schlitze 21 voneinander getrennt wur-

den, die annähernd bis an die axiale Begrenzung der genannten Eindrehung 20 heranreichen.
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Über einen Teil der genannten Eindrehung 20 steht nach der vom Kupplungsschaft 13, 13' wegweisenden Seite ein Ringelement 22 des Aufnahmezylinders vor, das mit einem Außengewinde 23 versehen ist. Auf das Außengewinde 23 ist eine überwurfmutterartig ausgebildete Spannmutter 24 aufgeschraubt, die einen der Außenkontur der Spannbacken 19 angepaßte innere Spannkontur 25 besitzt. Durch mehr oder weniger Auf- oder Abschrauben der Spannmutter 24 sind die Spannbacken 19 radial mit dem Schaft eines in die Längsausnehmung 16 des Aufnahmezylinders 12 eingesetzten Werkzeugs verspannbar oder lösbar. Das radiale Verspannen der Spannbacken 19 mit dem Schaft eines Werkzeugs erfolgt gegen die rückstellende Wirkung der Federzungen 18, die nach dem Lösen der Spannmutter 24 die Spannbacken 19 in ihre den Werkzeugschaft freigebende Lage zurückstellen.

Angesichts des radialen Verspannens der Spannbacken 19 greifen diese nicht über ihre gesamte Längserstreckung am Schaft eines gespannten Werkzeugs an, sondern nur im Bereich kurzer Längenabschnitte oder gar nur auf einer Umfangslinie des Werkzeugschaftes. Gleichwohl erfährt ein mittels des erfindungsgemäßen Spannfutters 10 gespanntes Werkzeug eine präzise Zentrierung, indem das Schaftende des Werkzeugs beabstandet vom Angriffsbereich der Spannbacken 19 in dem die Längsausnehmung 16 abschließenden inneren Zentrierkonus 17 aufgenommen ist. Darüber hinaus nimmt der

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genannte Innenkonus 17 beim Einsatz eines gespannten Werkzeugs auftretende Axialkräfte auf.
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Die Ausführungsform nach Fig. 3 unterscheidet sich von der Ausführungsform nach Fig. 1 dadurch, daß der Kupplungsschaft 23 als Hohlteil ausgebildet und in die Werkzeugaufnahme ein Wechselspanneinsatz 26 eingesetzt ist. Der Wechselspanneinsatz 26 besitzt eine Hülse 27, die in der Längsausnehmung des Kupplungsschaftes 23 aufgenommen ist. Von der Hülse 27 stehen nach der vom Kupplungsschaft 23 entfernten Seite Federzungen 18' mit an diesen angeordneten Spannbacken 19 vor. Die Federzungen 18' und die Spannbacken 19' sind wiederum über den Umfang veteilt angeordnet und jeweils durch Schlitze 21' getrennt. Die Federzungen 18', die an diesen angeordneten Spannbacken 19 und die Hülse des Wechselspanneinsatzes 26 sind einstückig ausgebildet. An dem von den Federzungen 18' mit den Spannbacken 19' entfernten Ende ist die Hülse 27 des Wechselspanneinsatzes mit einem Innenkonus 17' zum Zentrieren des Schaftendes eines eingesetzten Werkzeugs sowie zum Aufnehmen von Axialkräften beim bestimmungsgemäßen Einsatz des Werkzeugs abgeschlossen.

Auch bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist der Spannschaft 30 als Hohlteil ausgebildet und in diesem Spannschaft ist ein Zapfen 31 axialfest, aber einstellbar aufgenommen, der auf der zu der Werkzeugaufnahme hin weisenden Seite mit einem Innenkonus 17'' zum Zentrieren des Schaftendes eines eingesetzten Werkzeugs versehen ist. Vom frei-

en Ende des Kupplungsschaftes 30 aus erstreckt sich in dessen Längsausnehmung ein Innengewinde 32 hinein und der in der genannten Längsausnehmung aufgenommene Zapfen 31 besitzt an seinem von dem Innenkonus 17'' entfernten Ende ein Außengewinde 33, das mit dem Innengewinde 32 des Kupplungsschaftes 30 zusammenwirkt. Die Axialeinstellung des Zapfens 31 gelingt somit in Abhängigkeit davon, ob der Zapfen 31 mehr oder weniger tief in das Innengewinde 32 des Kupplungsschaftes 30 eingeschraubt wird.

Bei den als Ausführungsbeispiele veranschaulichten Spannfuttern kann die Spannmutter 24 zwecks Verbesserung der Griffigkeit beim Aufbringen eines spannenden Drehmomentes von Hand mit einer Außenriffelung versehen sein. Im Interesse der Aufbringung größerer Drehmomente hat sich jedoch als zweckmäßig erwiesen, die Spannmutter 24 mittels eines Schlüssels zu betätigen. Insoweit sind an der Spannmutter 24 auf einander gegenüberliegenden Seiten Schlüsselansatzflächen 34 angeordnet.

Claims

Anwaltsakte: Anmelder: GEITZ & GEITZ Patentanwälte Kriegsstr. 234 · 76135 Karlsruhe 993996 Günter Zierpka Elfenweg 2 D-76199 Karlsruhe SCHUTZANSPRÜCHE

1. Zum Spannen von Werkzeugen, wie Bohrer, Senker oder dergleichen, bestimmtes Spannfutter mit einem Kupplungsschaft zum dreh- und axialfesten Kuppeln mit der Antriebswelle einer Drehmaschine, etwa einer Handbohrmaschine, und mit einer Werkzeugaufnahme, die eine sich koaxial zum Kupplungsschaft von der von diesem abgewandten Stirnseite aus in einen Aufnahmezylinder hineinerstreckende Längsausnehmung und über den Umfang verteilt angeordnete sowie mittels einer auf den Aufnahmezylinder aufgeschraubten Spannmutter in Spannposition mit dem Schaft eines eingesteckten Werkzeugs bringbare Spannbacken aufweist,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Spannbacken (19, 19') an sich innerhalb des Aufnahmezylinders (12) axial nach der vom Kupplungsschaft (13, 13', 23, 30) wegweisenden Seite forterstreckenden Federzungen angeordnet sind und daß die Längsausnehmung (16) der Werkzeugaufnahme (11) von einem Innenkonus (17, 17', 17'') zum Zentrieren des Schaftendes eines eingesetzten Werkzeugs abgeschlossen ist.

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2. Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federzungen (18, 18') nach der vom Kupplungsschaft (13, 13', 23, 30) wegweisenden Seite vorstehen und daß an deren vom Innenkonus (17, 17', 17'') der Längsausnehmung der Werkzeugaufnahme abgewandten Enden die Spannbacken (19, 19') radial über die Federzungen (18, 18') vorstehend angeordnet sind.

3. Spannfutter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federzungen (18, 18') sich im Bereich einer radialen Eindrehung (20, 20') erstrecken und mit ihren von den Spannbacken (19, 19') entfernten Enden fest eingespannt sind.

4. Spannfutter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Federzungen (18, 18') mit den an deren vom Kupplungsschaft abgewandten Enden angeordneten Spannbacken (19, 19') jeweils durch bis zur Festeinspannung der Federzungen (18, 18') durchlaufende Schlitze (21, 21') voneinander getrennt sind.

5. Spannfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupplungsschaft (13, 13') und die Werkstückaufnahme (11) mit den Federzungen (18) und den daran angeordneten Spannbacken (19) einstückig ausgebildet sind.

6. Spannfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch

gekennzeichnet, daß die Federzungen (18') mit den an diesen

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angeordneten Spannbacken (19') einstückig mit einem austauschbar im Aufnahmezylinder der Werkzeugaufnahme aufgenommenen Wechselspanneinsatz (26) ausgebildet sind. 5

7. Spannfutter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselspanneinsatz (26) ein sich nach der von den Federzungen (18) mit den Spannbacken (19¹) wegweisenden Seite forterstreckendes Hülsenteil (27) mit einem dessen Längsausnehmung abschließenden Innenkonus (19') zum Zentrieren des Schaftendes eines eingesetzten Werkzeugs besitzt.

8. Spannfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupplungsschaft (30) als Hohlteil ausgebildet und in diesem ein Zapfen (31) aufgenommen ist, der an seinem zur Werkzeugaufnahme hin weisenden Ende einen die Längsausnehmung abschließenden Innenkonus (17'') zum Zentrieren des Schaftendes eines eingesetzten Werkzeugs aufweist.

9. Spannfutter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (31) mit dem Innenkonus (17'') axial verstellbar im Kupplungsschaft (30) aufgenommen ist.

10. Spannfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß der Kupplungsschaft (13, 23, 30) als Rundschaft mit einem zylindrischen Mantel und einer Zentrierschulter (14, 14') am freien Ende ausgebildet ist.

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11. Spannfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupplungsschaft (13) einen Außensechskant mit einer konischen Zentrierschulter (14) an seinem freien Ende und einer davon axial beabstandet umlaufenden Zentrier- und Spannrille (15) aufweist.

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