DE3133085C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Spannfutter, insbesondere für Schlagbohrwerkzeuge, mit einem Futterkörper zum Anschluß an eine zur Ausübung von Schlägen auf das Bohrwerkzeug eingerichtete Antriebswelle einer An­ triebsmaschine, ferner mit im Spannfutter bewegbaren Spannbacken, die eine zur Futterachse koaxiale Ein­ spannöffnung für den Schaft des Bohrwerkzeuges bilden und zur Änderung des Durchmessers der Einspannöffnung an zur Futterachse konvergierenden Spannflächen ge­ führt sind, und mit einer am Futterkörper vorgesehe­ nen Spannhülse zur Relativverstellung der Spannbac­ ken an den Spannflächen.

Derartige Spannfutter sind zum Betrieb an Schlagbohr­ maschinen allgemein bekannt (DE 27 40 202 A1). Dabei wird unter Schlag­ bohrmaschine eine Antriebsmaschine zum im wesentli­ chen drehenden Bohren verstanden, deren Antriebswel­ le der drehenden Bewegung überlagerte axiale Stoßbe­ wegungen ausführt, damit das Bohrwerkzeug auch axial schlagend angetrieben wird. Die Schlagwirkung wird von der Antriebswelle über das zwischengeschaltete Spannfutter auf das Bohrwerkzeug übertragen, das mit einem zylindrischen Werkzeugschaft drehfest zwi­ schen den Spannbacken eingespannt ist. Das Spann­ futter nimmt mit seiner gesamten Masse an der Schlag­ bewegung teil. Daher ist die am Bohrwerkzeug im Er­ gebnis noch wirksam werdende Schlagenergie vergleichs­ weise gering. - Dieser Nachteil wird bei sogenannten Bohrhämmern vermieden. Das sind Antriebsmaschinen, die zur Erzeugung der Schlagwirkung unabhängig vom Drehantrieb ein selbständig angetriebenes hin- und herfliegendes Schlagstück aufweisen, das direkt das hintere Ende des Bohrwerkzeuges beaufschlagt, so daß praktisch die volle Schlagenergie am Bohrwerkzeug zur Verfügung steht. In den für derartige Bohrhämmer bestimmten Spannfuttern muß aber das Bohrwerkzeug lose, nämlich wenigstens um die Größe des Schlaghubes axial verschiebbar gehalten sein. Um gleichzeitig eine Mitdrehung des Bohrwerkzeuges sicher zu stellen, sind die Bohrwerkzeuge an ihrem im Spannfutter gehaltenen Werkzeugschaft mit besonderen Mitnehmern ausgestattet, die in Drehrichtung einen Formschluß mit dem Spannfut­ ter herstellen. Das erfordert wegen der Mitnehmer Bohrwerkzeuge, die hinsichtlich ihres einzuspannenden Werkzeugschaftes speziell gestaltet sind, also nicht nur einen rein zylindrischen Werkzeugschaft besitzen dürfen und daher nicht in die für Schlagbohrmaschinen üblichen Spannfutter mit Spannbacken passen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Spann­ futter der eingangs genannten Art so auszubilden, daß es zum Betrieb an Bohrhämmern geeignet ist und trotzdem den Einsatz von Bohrwerkzeugen mit rein zy­ lindrischem Schaft ohne Mitnehmer gestattet, wie sie an sich nur für Schlagbohrmaschinen üblich sind.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß im Spannfutter zur drehfesten Mitnahme des zwi­ schen den Spannbacken zwar eingespannten, aber noch axial verschiebbaren Werkzeugschaftes ein zur Futter­ achse koaxial einstellbares und von außen spannbares Drehherz angeordnet ist, das im Spannfutter gegen Relativverdrehungen gesichert und axial mindestens in der Größe des Schlaghubes sowie radial nach Maß­ gabe des Durchmessers des Werkzeugschaftes verschieb­ bar ist, und daß im Futterkörper zwischen der Ein­ spannöffnung und der Antriebswelle ein Durchbruch vorgesehen ist, durch den hindurch die Schläge von der Antriebswelle direkt auf das Ende des Werkzeug­ schaftes übertragbar sind.

Mit dem Spannfutter nach der Erfindung können Bohr­ werkzeuge mit rein zylindrischem Schaft ohne beson­ dere Mitnehmer auch an Bohrhämmern betrieben werden. Die Spannbacken ergeben in diesem Fall lediglich eine im Durchmesser einstellbare und damit dem jeweiligen Bohrwerkzeug anpaßbare Führung für den darin im übri­ gen axial verschiebbaren zylindrischen Werkzeug­ schaft, so daß die durch den Durchbruch im Futterkör­ per direkt auf das eingespannte Ende des Werkzeug­ schaftes von der Antriebswelle ausgeübten Schläge voll am Bohrwerkzeug wirksam werden. Das Spannfutter nimmt mit der einzigen Ausnahme des Drehherzens nicht an den Schlagbewegungen teil, und das Drehherz selbst be­ sitzt nur eine im Vergleich zum Spannfutter geringe träge Masse, so daß die Schlagübertragung durch das Drehherz keine nennenswerte Schwächung erfährt. An­ dererseits wird durch das drehfest im Spannfutter an­ geordnete und verschiedenen Durchmessern des Werkzeug­ schaftes anpaßbare Drehherz das Bohrwerkzeug unabhän­ gig von seinem Schlaghub drehfest im Spannfutter ge­ halten. Im Ergebnis ermöglicht das Spannfutter nach der Erfindung sowohl den freien Schlaghub des im Schaft rein zylindrisch gestalteten Bohrwerkzeuges relativ zum Spannfutter als auch die gleichzeitig drehende Mitnahme des eingespannten Bohrwerkzeuges, also die Verwendung aller für Schlagbohrmaschinen üblichen Bohrwerkzeuge auch an Bohrhämmern.

Eine bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Spannhülse axial verschiebbar und unverdrehbar am Futterkörper geführt ist, daß zwi­ schen dem Futterkörper und der Spannhülse eine axial wirkende Spannfeder vorgesehen ist, welche die Spann­ hülse in der dem Spannvorgang der Spannbacken ent­ sprechenden Verschiebungsrichtung beaufschlagt, und daß die Spannhülse ein werkzeugseitig über die Spann­ backen vorstehendes Ringstück trägt, das einen paral­ lelwandigen Querschlitz aufweist, in dem das mit eben­ falls parallelen Seitenflächen ausgebildete und den Schlitzwänden anliegende Drehherz angeordnet ist, wo­ bei der Querschlitz axial höher als das Drehherz ist und die Spanneinrichtung des Drehherzens durch den Querschlitz hindurch zugänglich ist. Die Spannfeder kann in ihrer Federkraft unschwer so eingestellt wer­ den, daß die von ihr in Anlage am Werkzeugschaft ge­ haltenen Spannbacken für diesen zwar eine sichere axiale Führung ergeben, den Werkzeugschaft aber nicht in einer seinen axialen Schlaghub verhindernden Ein­ spannung festhalten. Durch den Querschlitz hindurch kann das Drehherz zum Spannen und Lösen des Bohrwerk­ zeuges in einfacher Weise betätigt werden. Der Form­ schluß zwischen den jeweils zueinander parallelen Wänden bzw. Flächen des Querschlitzes einerseits und des Drehherzens andererseits sichern die drehende Mit­ nahme des Drehherzens durch das Spannfutter, ohne die Schlagbewegung und die Einstellbarkeit des Drehherzens auf verschiedene Durchmesser des Bohrwerkzeugschaftes zu beeinträchtigen.

Im einzelnen besteht die Möglichkeit, daß die konver­ gierenden Führungsflächen für die Spannbacken am Ring­ stück vorgesehen und gemeinsam als Kegelstumpffläche mit zum Werkzeug gerichteter Kegelspitze ausgebildet sind, und daß die Spannfeder als Druckfeder werkzeug­ seitig am Futterkörper und antriebswellenseitig an der Spannhülse axial abgestützt ist. Dabei ist zweck­ mäßig die Spannfeder als Schraubenfeder in einem Ring­ raum zwischen dem Futterkörper und der Spannhülse ange­ ordnet, wobei die Spannfeder an Ringschultern des Futterkörpers und der Spannhülse anliegt.

Hinsichtlich des Drehherzens ist eine bevorzugte Aus­ führungsform dadurch gekennzeichnet, daß das Dreh­ herz einen die parallelen Seitenflächen tragenden Spannkörper mit einem den Werkzeugschaft aufnehmen­ den Fenster aufweist, dessen eine Seite als prisma­ tische Spannfläche ausgebildet ist, die symmetrisch zu der durch die Futterachse gehenden Mittelebene des Querschlitzes ist, und daß an der der Spannfläche gegenüberliegenden Fensterseite im Spannkörper ein radial bis in das Fenster hinein verstellbares Spann­ glied angeordnet ist. Die prismatische Gestaltung der Spannfläche in Verbindung mit der Verstellbarkeit des Spanngliedes ermöglicht in an sich bekannter Weise die Einspannung von zylindrischen Werkzeugschäften ver­ schiedenen Durchmessers in einem weiten Durchmesser­ bereich. Zweckmäßig ist die Spannfläche an einem Spannstück vorgesehen, das auswechselbar in den Spann­ körper eingesetzt ist.

Im folgenden wird die Erfindung an einem in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläu­ tert; es zeigt

Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein Spannfutter nach der Erfindung mit lediglich teilweise angedeu­ teter Antriebswelle der nicht dargestellten Antriebsmaschine,

Fig. 2 einen zu Fig. 1 senkrechten Axialschnitt durch das Spannfutter,

Fig. 3 einen Querschnitt durch das Spannfutter nach Fig. 1 und 2 im Bereich des Drehherzens bei Einspannung eines Bohrwerkzeuges mit geringem Durchmesser des Werkzeugschaftes,

Fig. 4 den Gegenstand nach Fig. 3 bei größerem Durch­ messer des Werkzeugschaftes,

Fig. 5 einen Querschnitt durch ein Spannfutter nach der Erfindung entsprechend Fig. 3 und 4 mit einer anderen Ausführungsform des Drehherzens.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Spannfutter ist der Futterkörper mit 1 bezeichnet. Der Futterkör­ per ist zum Anschluß an eine Antriebswelle 2 eines nicht dargestellten Bohrhammers mit einer Gewindeauf­ nahme 3 versehen. Innerhalb der Antriebswelle 2 ist zur Erzeugung von Schlägen auf das im Spannfutter ge­ haltene Ende des Werkzeugschaftes 4 ein Schläger 5 geführt, dessen Beaufschlagung durch ein im Bohrham­ mer hin- und hergehend angetriebenes Schlagstück als an sich bekannt nicht dargestellt ist und keiner weiteren Beschreibung bedarf. Die im Spannfutter be­ wegbaren Spannbacken sind mit 6 bezeichnet. Sie bil­ den eine zur Futterachse 7 koaxiale Einspannöffnung für den zylindrischen Schaft 4 des Bohrwerkzeuges und sind zur Änderung des Durchmessers dieser Einspann­ öffnung an Spannflächen 8 geführt, die zur Futterachse 7 konvergieren. Die am Futterkörper 1 zur Relativver­ stellung der Spannbacken 6 an diesen Spannflächen 8 vorgesehene Spannhülse ist mit 9 bezeichnet. Im Spannfutter ist zur drehfesten Mitnahme des zwischen den Spannbacken 6 zwar eingespannten, aber noch axial verschiebbaren Werkzeugschaftes 4 ein zur Futterachse 7 koaxial einstellbares und von außen spannbares, all­ gemein mit 10 bezeichnetes Drehherz angeordnet. Das Drehherz ist im Spannfutter gegen Relativverdrehungen gesichert. Axial ist es mindestens in der Größe des Schlaghubes verschiebbar. Ebenso ist das Drehherz 10 auch radial im Spannfutter verschiebbar, damit es - wie ein Vergleich der Fig. 3 und 4 zeigt, verschie­ denen Durchmessern des Werkzeugschaftes 4 angepaßt werden kann, ohne daß eine Versetzung zwischen der Spannachse des Drehherzens 10 und der Futterachse 7 erfolgt. Im Futterkörper 1 ist zwischen der Einspann­ öffnung und der Antriebswelle 2 ein Durchbruch 11 vor­ gesehen, durch den hindurch der Schläger 5 von der Antriebswelle 2 her unmittelbar auf das Ende des im Spannfutter gehaltenen Werkzeugschaftes 4 schlägt, so daß im Ergebnis durch den Durchbruch 11 hindurch die Schläge von der Antriebswelle 2 direkt auf das Bohrwerkzeug übertragbar sind.

Die Spannhülse 9 trägt einen radial in einen axial ver­ laufenden Schlitz 12 des Futterkörpers 1 greifende Schraube 13, so daß die Spannhülse 9 zwar axial ver­ schiebbar, jedoch unverdrehbar am Futterkörper 1 geführt ist. Zwischen dem Futterkörper 1 und der Spannhülse 9 ist eine axial wirkende Spannfeder 14 vorgesehen, welche die Spannhülse 9 in der dem Spann­ vorgang der Spannbacken 6 entsprechenden Verschie­ bungsrichtung, in den Fig. 1 und 2 also relativ zum Futterkörper 1 nach oben, beaufschlagt. Die Spannhülse 9 trägt in starrer Befestigung ein werkzeugseitig über die Spannbacken 6 vorstehendes Ringstück 15. In einem mit parallelen Wänden 16 ausgebildeten Quer­ schlitz 17 dieses Ringstückes 15 ist das mit eben­ falls parallelen Seitenflächen 18 ausgebildete und den Schlitzwänden 16 anliegende Drehherz 10 angeordnet. Der Querschlitz 17 ist axial höher als das Drehherz 10, so daß das Drehherz relativ zum Ringstück 15 und damit zum Spannfutter insgesamt am Schlaghub des Bohr­ werkzeuges teilnehmen kann. Die Spanneinrichtung des Drehherzens 10, mit dessen Hilfe der Werkzeugschaft 4 unverdrehbar im Drehherz eingespannt wird, ist durch den Querschlitz 17 hindurch von außen zugänglich. Im übrigen ist das Drehherz 10 im Querschlitz 17 radial verschiebbar, um die schon erwähnte Anpassung an die verschiedenen Durchmesser des Werkzeugschaftes 4 zu ermöglichen.

Im einzelnen besitzt das Drehherz 10 einen die paral­ lelen Seitenflächen 18 tragenden Spannkörper 10.1 mit einem den Werkzeugschaft 4 aufnehmenden Fenster 10.2. Die eine Seite dieses Fensters 10.2 ist als Spannfläche 10.3 ausgebildet, die symmetrisch zu der durch die Futterachse 7 gehenden Mittelebene des Quer­ schlitzes 17 ist. Diese Spannfläche 10.3 kann winklig prismatisch wie in den Fig. 3 und 4 oder rund wie in Fig. 5 sein und im übrigen mit einer axialen Riffelung versehen sein. In jedem Fall hat diese Gestaltung der Spannfläche 10.3 zur Folge, daß im Drehherz 10 ein­ gespannte Werkzeugschäfte 4 unabhängig von ihrem Durchmesser an den beiden Pris­ menebenen der Spannfläche 10.3 stets zur Futterachse 7 zentriert sind. An der der Spannfläche 10.3 gegen­ überliegenden Fensterseite ist im Spannkörper 10.1 ein radial bis in das Fenster 10.2 hinein verstell­ bares Spannglied 10.4 in Form einer Spannschraube ge­ führt, die an ihrem von außen zugänglichen Ende Schlüs­ selflächen 10.5 zum Ansatz eines Spannschlüssels auf­ weisen kann. Die Spannfläche 10.3 selbst ist an einem Spannstück 10.6 angeordnet, das auswechselbar in den Spannkörper 10.1 eingesetzt und mittels eines Stif­ tes 10.7 im Spannkörper 10.1 gehalten ist. Die Spann­ fläche 10.3 kann aber entsprechend Fig. 5 auch unmit­ telbar am Spannkörper 10.1 selbst vorgesehen sein. Der das Drehherz 10 aufnehmende Querschlitz 17 kann durch einen im Ringstück 15 mit Schrauben 15.1 lös­ bar gehaltenen Deckel 15.2 in Richtung zur Werkzeug­ spitze hin geschlossen sein.

Die konvergierenden Führungsflächen 8 für die Spann­ backen 6 sind im Ausführungsbeispiel am Ringstück 15 vorgesehen und gemeinsam als Kegelstumpffläche mit zum Werkzeug, in den Fig. 1 und 2 also nach unten ge­ richteter Kegelspitze ausgebildet. Die Spannfeder 14 ist als Druckfeder werkzeugseitig am Futterkörper 1 und antriebswellenseitig an der Spannhülse 9 axial abge­ stützt, und zwar im einzelnen an einer Ringschulter 1.1 des Futterkörpers 1 und einer Ringschulter 9.1 der Spannhülse 9. Dabei liegt die Spannfeder 14 in Form einer Schraubenfeder in einem Ringraum 20 zwischen dem Futterkörper 1 und der Spannhülse 9.

Unter der Kraft der Spannfeder 14 wird die Spannhülse 9 mit dem Ringstück 15 relativ zum Futterkörper 1 in den Fig. 1 und 2 nach oben verschoben, so daß die kegelstumpfförmige Führungsfläche 8 die Spannbacken 6 radial nach innen gegen den Werkzeugschaft 4 drückt, weil die Spannbacken 6 axial durch den Futterkörper 1 gegen Verschiebungen gesichert sind. Die Spannbacken 6 bewirken unter der Kraft der Spannfeder 14 eine Zen­ trierung des Werkzeugschaftes 4 im Spannfutter, ohne jedoch Axialverschiebungen des eingespannten Werkzeug­ schaftes und damit des Bohrwerkzeuges im Ganzen zu behindern. Die auf das obere Stirnende des Werkzeug­ schaftes 4 vom Schläger 5 ausgeübten Schläge kommen daher am Bohrwerkzeug voll zur Wirkung. Das Drehherz 10 ist über das Spannglied 10.4 fest und undrehbar mit dem Werkzeugschaft 4 verspannt, nimmt also auch an den Schlagbewegungen des Bohrwerkzeuges teil, wo­ bei in den Fig. 1 und 2 die jeweils obere Umkehrstel­ lung des Schlaghubes dargestellt ist. Da das Drehherz 10 relativ zum Futterkörper 1 undrehbar im Spannfut­ ter gehalten ist, nimmt es an der Drehung des Spann­ futters teil und dabei das im Drehherz 10 eingespann­ te Bohrwerkzeug drehend mit. Soll zu einem Werkzeug­ wechsel das Spannfutter gelöst werden, so ist es le­ diglich erforderlich, das Spannglied 10.4 am Drehherz 10 zu lösen und die Spannhülse 9 von Hand gegen die Kraft der Spannfeder 14 relativ zum Futterkörper 1 nach unten zu verschieben, wodurch die in üblicher Weise in Umfangsrichtung über Federn 21 gegeneinander abgestützten Spannbacken 6 sich radial nach außen bewegen und die Einspannung des Werkzeug­ schaftes 4 freigeben.

Claims (6)

1. Spannfutter, insbesondere für Schlagbohrwerkzeuge, mit einem Futterkörper (1) zum Anschluß an eine zur Ausübung von Schlägen auf das Bohrwerkzeug ein­ gerichtete Antriebswelle (2) einer Antriebsmaschi­ ne, ferner mit im Spannfutter bewegbaren Spannbac­ ken (6), die eine zur Futterachse (7) koaxiale Ein­ spannöffnung für den Schaft (4) des Bohrwerkzeuges bilden und zur Änderung des Durchmessers der Ein­ spannöffnung an zur Futterachse (7) konvergierenden Spannflächen (8) geführt sind, und mit einer am Futterkörper (1) vorgesehenen Spannhülse (9) zur Relativverstellung der Spannbacken (6) an den Spannflächen (8), dadurch gekennzeichnet, daß im Spannfutter zur dreh­ festen Mitnahme des zwischen den Spannbacken (6) zwar eingespannten, aber noch axial verschiebbaren Werkzeugschaftes (4) ein zur Futterachse (7) koaxial einstellbares und von außen spannbares Drehherz (10) angeordnet ist, das im Spannfutter gegen Re­ lativverdrehungen gesichert und axial mindestens in der Größe des Schlaghubes sowie radial nach Maß­ gabe des Durchmessers des Werkzeugschaftes (4) ver­ schiebbar ist, und daß im Futterkörper (1) zwischen der Einspannöffnung und der Antriebswelle (2) ein Durchbruch (11) vorgesehen ist, durch den hindurch die Schläge von der Antriebswelle (2) direkt auf das Ende des Werkzeugschaftes (4) übertragbar sind.

2. Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Spannhülse (9) axial verschiebbar und unverdrehbar am Futterkörper (1) geführt ist, daß zwischen dem Futterkörper (1) und der Spann­ hülse (9) eine axial wirkende Spannfeder (14) vor­ gesehen ist, welche die Spannhülse (9) in der dem Spannvorgang der Spannbacken (6) entsprechenden Verschiebungsrichtung beaufschlagt, und daß die Spannhülse (9) ein werkzeugseitig über die Spann­ backen (6) vorstehendes Ringstück (15) trägt, das einen parallelwandigen Querschlitz (17) aufweist, in dem das mit ebenfalls parallelen Seitenflächen (18) ausgebildete und den Schlitzwänden (16) an­ liegende Drehherz (10) angeordnet ist, wobei der Querschlitz (17) axial höher als das Drehherz (10) ist und die Spanneinrichtung des Drehherzens (10) durch den Querschlitz (17) hindurch zugänglich ist.

3. Spannfutter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die konvergierenden Führungsflächen (8) für die Spannbacken (6) am Ringstück (15) vorge­ sehen und gemeinsam als Kegelstumpffläche mit zum Werkzeug gerichteter Kegelspitze ausgebildet sind, und daß die Spannfeder (14) als Druckfeder werkzeug­ seitig am Futterkörper (1) und antriebswellensei­ tig an der Spannhülse (9) axial abgestützt ist.

4. Spannfutter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Spannfeder (14) als Schraubenfeder in einem Ringraum (20) zwischen dem Futterkörper (1) und der Spannhülse (9) angeordnet ist und an Ringschultern (1.1, 9.1) des Futterkörpers (1) und der Spannhülse (9) anliegt.

5. Spannfutter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das Drehherz (10) einen die parallelen Seitenflächen (18) tragenden Spannkörper (10.1) mit einem den Werkzeugschaft (4) aufnehmenden Fenster (10.2) aufweist, dessen eine Seite als prismatische Spannfläche (10.3) ausgebildet ist, die symmetrisch zu der durch die Futterachse (7) gehenden Mittelebene des Querschlitzes (17) ist, und daß an der der Spannfläche (10.3) gegenüber­ liegenden Fensterseite im Spannkörper (10.1) ein radial bis in das Fenster (10.2) hinein verstell­ bares Spannglied (10.4) angeordnet ist.

6. Spannfutter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Spannflächen (10.3) an einem Spann­ stück (10.6) vorgesehen ist, das auswechselbar in den Spannkörper eingesetzt ist.