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Spannfutter für ein Werkzeug zum Schlagbohren.
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Die Erfindung betrifft ein Spannfutter für ein Werkzeug zum Schlagbohren,
mit einem Futterkörper zum Anschluß an eine zur Ausübung von Schlägen auf das Werkzeug
eingerichtete Bohrspindel, mit Spannbacken, die zum Einspannen des Werkzeugs radial
im Spannfutter geführt und verstellbar sind, und mit einem Durchbruch im Futterkörper,
durch den hindurch die Schläge von der Bohrspindel direkt auf das Ende des zwischen
den Spannbacken eingespannten Werkzeuges übertragbar sind.
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Ein derartiges Spannfutter ist aus der eine Schlagbohreinrichtung
beschreibenden DE-OS 31 32 450 bekannt, bei der die Bohrspindel als Spindelrohr
mit darin führtem Schläger oder Döpper ausgebildet ist. Das Spindelrohr überträgt
im wesentlichen die Drehbewegung, der Schläger die Schlagbewegung. Das Spannfutter
sitzt fest am Spindelrohr, während der Schläger durch den im Futterkörper vorgesehenen
Durchbruch hindurch das Ende des von den Spannbacken kraftschlüssig eingespannten
Werkzeugs beaufschlagt. Durch diese kraftschlüssige Einspannung wird zwar das Werkzeug
drehschlüssig vom Spannfutter mitgenommen, gleichzeitig aber auch ein Teil der Schlagwirkung
des Schlägers über das eingespannte Werkzeug auf das Spannfutter und auf das mit
dem Spannfutter fest verbundene Spindelrohr übertragen, was
alles
die am Werkzeug selbst in Erscheinung tretende Schlagwirkung beeinträchtigt. Darüber
hinaus arbeitet das Werkzeug in seiner Einspannung axial relativ zu den Spannbacken
mit dem Ergebnis, daß sich die Spannbacken in den Schaft des Werkzeuges eingraben
und darin tiefere Eindrückungen mit entsprechend aufgeworfenen Rändern erzeugen.
Nach mehrmaligem Einspannen kann dadurch der Werkzeugschaft so beeinträchtigt werden,
daß das Werkzeug nicht weiter verwendbar ist.
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Der Nachteil der Kopplung von Spannfutter und Spindelrohr an die Schlagbewegung
über die kraftschlüssige Einspannung des Werkzeugs zwischen den Spannbacken wird
bei einer aus der DE-OS 31 32 449 bekannten Schlagbohreinrichtung vermieden, die
sich von der vorstehend besprochenen Einrichtung dadurch unterscheidet, daß die
Spannbacken das Werkzeug nicht kraftschlüssig einspannen. Das Werkzeug weist vielmehr
am Schaft axiale, endseitig geschlossene Ausnehmungen auf, in welche die ihnen speziell
angepaßten Spannbacken eingreifen. Die Ausnehmungen sind axial länger als die in
sie eingreifenden Spannbacken, so daß das Werkzeug zwar drehschlüssig, axial aber
begrenzt frei wrschiebbar im Spannfutter gehalten ist, und im Ergebnis die Spannbacken
in axialer Richtung lediglich eine dem Durchmesser des Werkzeugschaftes anpaßbare,
das Werkzeug lose aufnehmende Führung bilden. Darüber hinaus ist das Spannfutter
selbst zwischen zwei Begrenzungsanschlägen um mindestens die Größe des Schlaghubes
axial frei auf der Bohrspindel beweglich, die in einstückiger Ausbildung sowohl
die Drehbewegung, als auch die Schlagbewegung überträgt. Nachteilig ist, daß diese
Bohreinrichtung nur in Verbindung mit Spezialwerkzeugen verwendbar, welche die erwähnten
Ausnehmungen im Werkzeugschaft aufweisen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Spannfutter der eingangs
genannten Art so auszubilden, daß das Werkzeug auch bei glattem, also keine Ausnehmungen
aufweisenden Werkzeugschaft zwar drehschlüssig zwischen den Spannbacken eingespannt
werden kann, daß aber durch diese Einspannung des Werkzeugs im Spannfutter die Schlagwirkung
des Werkzeuges nicht beeinträchtigt wird, also die von der Bohrspindel auf das Werkzeugende
ausgeübte Schlagbewegung auch voll am Werkzeug zur Wirkung kommt.
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Trotzdem sollen von den Spannbacken erzeugte Eindrückungen im Werkzeugschaft,
jedenfalls soweit sie das Werkzeug auf die Dauer unbrauchbar machen können, vermieden
werden.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Spannbacken
radial gegen das Bohrwerkzeug vorstehende Stollenstücke aufweisen, mit welchen sie
dem eingespannten Werkzeug anliegen, und daß die Stollenstücke in axialer Richtung
des Spannfutters frei verstellbar an den Spannbacken geführt sind.
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Der durch die Erfindung erreichte Fortschritt besteht im wesentlichen
darin, daß das Werkzeug zwischen den Stollenstücken der Spannbacken zwar kraftschlüssig
so fest eingespannt werden kann, daß die drehschlüssige Mitnahme des Werkzeugs durch
das Spannfutter erfolgt, daß aber wegen der axial frei an den Spannbacken verstellbaren
Stollenstücken das Werkzeug axial soweit frei beweglich ist, daß das Spannfutter
von der Schlagbewegung des Werkzeuges praktisch entkoppelt ist und das Werkzeug
axial relativ zu den Spannbacken und dem Futterkörper frei arbeiten kann. Die dem
Werkzeug direkt von der Bohrspindel mitgeteilte Schlagbewegung kann somit nicht
mehr auf das Spannfutter zurückwirken. Eingrabungen der Stollenstücke am Werkzeugschaft
in einem störenden Umfang werden vermieden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Stollenstücke
jeweils als Leiste ausgebildet, die in einer axialen Längsnut der jeweiligen Spannbacke
verschiebbar geführt und radial rückwärts gegen den Boden der Längsnut abgestützt
ist. Die Abstützung kann über ein Wälzlager, wie Rollen oder Nadellager erfolgen.
Die die Stollenstücke bildenden Leisten und die sie führenden Längsnuten weisen
zweckmäßig einen im wesentlichen schwalbenschwanzartigen Querschnitt auf, wodurch
die Leisten in einfacher Weise in der Längsnut gehalten sind. Um zu verhindern,
daß die die Stollenstücke bildenden Leisten in axialer Richtung aus den Längsnuten
herausfallen können, empfiehlt es sich, daß die Spannbacken eine im Boden der Längsnut
mündende radiale Öffnung aufweisen, in der ein Rückstellmechanismus angeordnet ist,
der die das Stollenstück bildende Leiste elastisch in einer axialen Mittelstellung
in der Längsnut hält, bzw. in diese Mittelstellung zurückführt. Der Rückstellmechanismus
kann von einem biegeelastischen Federstift gebildet sein, der mit mindestens in
axialer Richtung freiem Spiel die Öffnung durchsetzt und am einen Ende am Stollenstück,
am anderen Ende an einem in der Öffnung sitzenden Ankerstück befestigt ist. Als
Rückstellmechanismus kann aber auch eine koaxial in die Öffnung eingesetzte Muffe
aus elastischem Werkstoff dienen, in die ein mit dem Stollenstück fest verbundener
Stift greift. Die Muffe kann von mehreren koaxial nebeneinander angeordneten O-Ringen
aus Gummi gebildet sein. Auch kann als Rückstellmechanismus allein ein in der Öffnung
gehaltener elastischer Körper vorgesehen sein, der fest mit dem Stollenstück verbunden
ist.
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In einer anderen sehr vorteilhaften und bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung sitzen die Stollenstücke jeweils an einem innerhalb der jeweiligen
Spannbacke angeordneten Lenker, der das Stollenstück radial gegen die Spannbacke
abstützt und aus einer radialen Mittelstellung in Axialrichtung des Spannfutters
verschwenkbar ist. Die Stollenstücke können starr oder ihrerseits wieder gelenkig
mit dem Lenker verbunden sein.
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Im übrigen empfiehlt es sich, ein den Lenker in der Mittelstellung
haltendes oder ihn in die Mittelstellung zurückfahrendes elastisches Federelement
vorzusehen. Zweckmäßig liegt der Lenker in Umfangsrichtung des Spannfutters beidseits
mit Führungsflächen formschlüssig der Spannbacke an, wodurch die Drehbewegung des
Spannfutters von den Spannbacken auf die in ihnen angeordneten Lenker übertragen
wird. Die Verschwenkbarkeit der Lenker wird vorzugsweise dadurch erreicht, daß der
Lenker an dem vom Stollenstück abgewandten Ende einen etwa zylindrisch gekrümmten
Kopf aufweist, der einer entsprechend zylindrischen Gegenfläche in der Spannbacke
e anliegt. Der gekrümmte Kopf des Lenkers kann zweckmäßig dadurch in Anlage an der
Spannbacke gehalten werden, daß die Spannbacke etwa im Scheitel der zylindrischen
Gegenfläche eine radiale Bohrung aufweist, die von einem Zapfen des Lenkers mit
Spiel durchgriffen ist, und daß zwischen dem Zapfenende und der Spannbacke mindestens
eine das Federelement bildende Feder vorgesehen ist. In bevorzugter Ausführungsform
ist das Federelement eine auf dem Zapfen geführte Schraubenfeder, die einerseits
an einem Anschlagring am Zapfenende und andererseits an einer Ringschulter in der
Bohrung abgestützt ist.
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Im übrigen empfiehlt es sich, daß sich die Stollenstücke über praktisch
die gesamte axiale Höhe ihrer jeweiligen Spannbacke erstrecken, um eine optimale
Einspannlänge zwischen dem Werkzeugschaft und den Stollenstücken zu erhalten. Die
Stollenstücke können mit axial verlaufenden Schneiden versehen sein, mit welchen
sie sich gegen den Werkzeugschaft anlegen.
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Im folgenden wird die Erfindung an in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispielen näher erläutert; es zeigen: Fig. 1 einen Axialschnitt durch
ein Spannfutter nach der Erfindung mit am Bohrfutter angesetztem Spannschlüssel,
aber ohne im Spannfutter eingespanntem Werk zeug, Fig. 2 eine Stirnansicht des Spannfutters
nach Fig. 1 von der Werkzeugseite her, unter Fortlassung des in Fig. 1 dargestellten
Spannschlüssels, Fig. 3 eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Spannfutters
in einer der Fig. 1 entsprechenden Darstellung, jedoch mit im Spannfutter eingespanntem
Werkzeug, Fig. 4, 6 und 8 weitere Ausführungsformen des Spannfutters nach der Erfindung
in einer Fig. 3 entsprechenden Darstellung, Fig. 5, 7 und 9 die in den Fig. 4, 6
und 8 eingetragenen Schnitte V - V, VII - VII und IX - IX.
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Bei den in der Zeichnung dargestellten Spannfuttern für ein Werkzeug
1 zum Schlagbohren ist der Futterkörper mit 2 bezeichnet. Der Futterkörper 2 ist
an eine zur Ausübung von Schlägen auf das Bohrwerkzeug 1 eingerichtete Bohrspindel
3 angeschlossen bzw. anschließbar ist.
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Das Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 zeigt ein Spannfutter
für den Fall, daß die selbst nicht dargestellte Bohrspindel aus einem im wesentlichen
in Drehbewegung übertragenden Spindelrohr und einem daran geführten, im wesentlichen
die Schlagbewegung übertragenden Schläger aufgebaut ist. Das Spindelrohr wird fest
in das Muttergewinde einer im Futterkörper 2 vorgesehenen Spindelaufnahme 4 eingeschraubt.
Im Futterkörper 2 ist ein axialer Durchbruch 5 vorgesehen, durch den hindurch die
Schläge vom Schläger der Bohrspindel direktaif das Ende des im Spannfutter gehaltenen
Werkzeuges ertragen werden. Zum Einspannen des Werkzeugs im Spannfutter dienen drei
radial im Futterkörper 2 geführte Spannbacken 6, die zum Spannen und Lösen des Werkzeugs
im Spannfutter mittels eines Stellrings 7 radial verstellbar sind. Der Stellring
7 ist am Futterkörper 2 geführt und mit Hilfe eines Spannschlüssels 8 verdrehbar,
wozu der Spannschlüssel 8 einen Führungszapfen 8.1 und ein Zahnritzel 8.2 aufweist,
das mit einem Zahnkranz 7.1 des Stellringes 7 kämmt, wenn der Spannschlüssel 8 mit
seinem Führungszapfen 8.1 in eine der im Spannfutter vorgesehenen Schlüsselaufnahmen
9 eingesetzt ist. Die Spannbacken 6 sind in Radialschlitzen des Futterkörper.s 2
geführt und greifen mit seitlichen Führungsleisten in entsprechende Führungsnuten
in den Seitenwänden dieser Radialschlitze. Der Stellring 7 steht über ein ebenes
Spiralgewinde 7.2 mit entsprechenden Gewindegängen an
den Spannbacken
6 im Eingriff. Im übrigen besitzt das Spannfutter nach Fig. 1 eine den Stellring
8 in seiner jeweiligen Einstellung blockierende Verriegelungseinrichtung, die ungewünschte
Verdrehungen des Stellrings 8 während des Bohrbetriebs verhindert. Dazu sind in
einem außen auf den Futterkörper 2 aufgesetzten, auch die Führungsaufnahmen 9 für
den Spannschlüssel 8 aufweisenden, durch Stellschrauben 10 gehaltenen Führungsring
11 axial geführte Verriegelungsbolzen 12 vorgesehen, die jeweils unter der Kraft
einer Feder 13 in den Zahnkranz 7.1 des Stellrings 7 vorstehen, wie es in Fig. 1
in der linken Figurenhälfte dargestellt ist.
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In dieser Verriegelungsstellung verhindert ein am Futterkörper 2 in
einem Gewinde verdrehbar geführter Entriegelungsring 14 das Ansetzen des Spannschlüssels
8 am Spannfutter. Wird dagegen der Entriegelungsring 14 in die in Fig. 1 in der
rechten Figurenhälfte gezeigte Stellung verdreht, wird einerseits das Spannfutter
zum Ansetzen des Spannschlüssels 8 freigegeben, andererseits werden die Verriegelungsbolzen
12 vom Entriegelungsring 14 aus ihrem Verriegelungseingriff am Zahnkranz 7.1 des
Stellrings 7 axial herausgehoben, wozu der Entriegelungsring 14 eine Innenschulter
15 besitzt, welche eine Nase 16 der Verriegelungsbolzen 12 hintergreift, wobei die
Feder 13 die Nase 16 der Verriegelungsbolzen 12 jeweils in formschlüssiger Anlage
an der Innenschulter 15 des Entriegelungsringes 14 hält.
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In den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 3 bis 9 ist die Bohrspindel
3 einstückig ausgebildet und überträgt sowohl die Dreh- als auch die Schlagbewegung.
Der Futterkörper 2 ist wiederum drehschlüssig auf der Bohrspindel 3 angeordnet,
wozu axiale Nut- und Federanordnungen 17 dienen, die eine axiale Verschiebbarkeit
des Spannfutters auf der Bohrspindel ermöglichen. Dabei ist das Spannfutter in Richtung
nach
vorn zum Werkzeug 1 hin durch eine Feder 18 an einem Anschlag 19 an der Bohrspindel
3 gehalten und kann in umgekehrter Richtung gegen die Kraft dieser Feder 18 um wenigstens
die Länge des Schlaghubes zurückgedrückt werden. Der Anschlag 19 an der Bohrspindel
3 ist durch einen im Durchxesser verbreiterten Spindelkopf 20 gebildet, dem spindelseitig
eine Ringschulter 22 am Futterkörper 2 zugeordnet ist. Die einerseits an einem Bund
21 der Bohrspindel 3, andererseits an einer Ringschulter 23 des Futterkörpers 2
abgestützte Druckfeder 18 hält den Futterkörper 2 mit seiner Ringschulter 22 in
Anlage am Spindelkopf 20. Der axiale Abstand zwischen dem Bund 21 und der spindelseitigen
Stirnfläche 24 des Futterkörpers 2 ist größer als der Schlaghub. Im Ergebnis wird
die Schlagbewegung der Bohrspindel 3 unmittelbar auf das Ende des Werkzeugs 1 übertragen
und das Spannfutter selbst nimmt an der Schlagbewegung nicht teil. Im übrigen sind
auch hier die Spannbacken 6 radial im Futterkörper 2 geführt und stehen über das
ebene Spiralgewinde 7.2 mit dem am Futterkörper 2 geführten Stellring 7 im Eingriff,
der für die Montage am Futterkörper 2 zweiteilig ausgebildet ist und durch eine
außen aufgeschobene Hülse 25 zusammengehalten wird. Zum Spannen und Lösen dient
wiederum der Spannschlüssel 8 mit dem Führungszapfen 8.1 und dem Zahnritzel 8.2.
Bei am Spannfutter angesetztem Spannschlüssel 8 steht das Zahnritzel 8.2 im Eingriff
mit dem am Stellring 7 vorgesehenen Zahnkranz 7.1.
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In allen Fällen sind die Spannbacken 6 mit radial gegen das Bohrwerkzeug
1 vorstehenden Stollenstücken 26 ausgestattet, mit welchen die Spannbacken 6 dem
eingespannten Werkzeug 1 anliegen. Diese Stollenstücke 26 sind in axialer Richtung
des Spannfutters frei verstellbar an den
Spannbacken 6 geführt
und radial rückwärts gegen die Spannbacken 6 abgestützt, so daß sie deren Spannkraft
auf das Werkzeug 1 übertragen können.
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Im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1, 2 und 4 bis 9 sind die Stollenstücke
26 jeweils als Leiste ausgebildet, die in einer axialen Längsnut 27 der jeweiligen
Spannbacke 6 verschiebbar geführt und radial rückwärts gegen den Boden der Längsnut
27 abgestützt ist.
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Im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 erfolgt diese Abstützung
über ein Wälzlager 28 in Form eines Rollen-oder Nadellagers. Die die Stollenstücke
26 bildenden Leisten und die sie führenden Längsnuten 27 besitzen einen im wesentlichen
schwalbenschwanzartigen Querschnitt, so daß die Stollenstücke 26 nicht radial aus
den sie führenden Längsnuten 27 herausfallen können.
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In axialer Richtung sind die Stollenstücke 26 in Fig. 1 einerseits
durch eine Nase 29 der Spannbacke 6, andererseits durch eine stirnseitig auf die
Spannbacke 6 geschraubte Sicherungsplatte 30 gehalten. In den Ausführungsbeispielen
nach den Fig. 4bis 9 ist dagegen jede Spannbacke 6 mit einer im Boden der Längsnut
27 mündenden radialen Öffnung 43, gegebenenfalls in Form einer Bohrung, versehen,
in der ein Rückstellmechanismus angeordnet ist, der das Stollenstück 26 in der Längsnut
27 elastisch in einer axialen Mittelstellung hält, ohne die axiale Beweglichkst
des Stollenstücks störend zu beeinträchtigen. Im Ausführungsbeispiel nach den Fig.
4 und 5 dient als Rückstellmechanismus ein biegeelastischer Federstift 44, der mit
freiem Spiel die Öffnung 43 durchsetzt und jeweils momentensteif einerseits am Stollenstück
26, andererseits an einem Ankerstück 45 befestigt ist, das als in die Öffnung 43
eingedrehte Schraube ausgebildet ist. In den Fig. 6 und 7
dient
als Rückstellmechanismus eine Muffe 46 aus elastischem Werkstoff, die im Ausführungsbeispiel
aus drei koaxial nebeneinander in die Öffnung 43 eingesetzten O-Ringen aus Gummi
gebildet und durch eine in die Öffnung 43 eingedrehte Schraube 47 gehalten ist.
In den Innenraum der Muffe 46 greift formschlüssig ein fest mit dem Stollenstück
26 verbundener und im wesentlichen starrer Stift 48. Im Ausführungsbeispiel nach
den Fig. 8 und 9 schließlich ist der Rückstellmechanismus von einem formschlüssig
in der Öffnung 43 und darin durch eine Schraube 49 verklemmter elastischer Körper
50, der fest mit dem Stollenstück 26 verbunden, nämlich in eine hinterschnittene
Aufnahme 51 eingerastet ist.
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Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 sitzen dagegen die Stollenstücke
26 jeweils an einem innerhalb der jeweiligen Spannbacke 6 angeordneten Lenker 31.
Der Lenker 31 stützt das Stollenstück 26 radial gegen die Spannbacke 6 ab und ist
aus einer in der Zeichnung dargestellten radialen Mittelstellung in Axialrichtung
des Spannfutters nach oben und unten im Rahmen eines jeweils bei 32 angedeuteten
freien Spiels verschwenkbar. Die Drehbewegung des Spannfutters wird dadurch von
den Spannbacken 6 auf den jeweiligen Lenker 31 übertragen, daß der Lenker 31 in
Umfangsrichtung des Spannfutters beidseits mit Führungsflächen 33 der Spannbacke
6 formschlüssig anliegt.
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Die Verschwenkbarkeit der Lenker 31 wird im Ausführungsbeispiel dadurch
erreicht, daß der Lenker 31 an den vom Stollenstück 26 abgewandten Ende einen etwa
zylindrisch gekrümmten Kopf 34 aufweist, der einer entsprechend
zylindrischen
Gegenfläche in der Spannbacke 6 anliegt.
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Die Spannbacke 6 ist etwa im Scheitel dieser zylindrischen Gegenfläche
mit einer radialen Bohrung 35 versehen, die von einem Zapfen 36 des Lenkers 31 mit
Spiel durchgriffen ist. Zwischen dem Zapfenende und der Spannbacke ist eine Feder
37 vorgesehen, die den gekrümmten Kopf 34 des Lenkers 31 in Anlage an der Spannbacke
6 hält. Dazu ist die Feder 37 eine auf dem Zapfen 36 geführte Schraubendruckfeder,die
einerseits an einem Anschlagring 38 am Zapfenende und andererseits an einer Ringschulter
39 in der Bohrung 35 abgestützt ist. Dadurch bewirkt die Feder 37 zugleich die jeweils
selbsttätige Rückstellung des Lenkers 31 in die in Fig. 3 dargestellte radiale Mittelstellung.
Das Stollenstück 26 ist starr am Lenker 31 befestigt. Jedoch besteht im Rahmen der
Erfindung auch die Möglichkeit, die Verbindung zwischen dem Stollenstück 26 und
dem Lenker 31 ebenfalls gelenkig auszubilden, was dann zweckmäßig sein kann, wenn
die axiale Länge, über die das Stollenstück 26 dem Werkzeug 1 anliegt, verhältnismäßig
groß ist.
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In allen Fällen erstrecken sich die Stollenstücke 26 über praktisch
die gesamte axiale Höhe ihrer jeweiligen Spannbacke 6 und ergeben so eine optimal
große Einspannlänge am Werkzeug 1. Im übrigen sind die Stollenstücke 26 mit axial
verlaufenden Schneiden 40 versehen, mit welchen sie dem Werkzeug 1 anliegen.