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Beschreibung
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Futter zum Spannen von Kopf- und Stiftschrauben beim Einschraubvorgang
Die Erfindung bezieht sich auf ein Futter zum Spannen von Kopf- und Stiftschrauben
beim Einschraubvorgang, bestehend aus einer Lagerhülse mit den Schaft der Schraube
umfassenden, radial verschiebbar in der Lagerhülse gelagerten Spannkugeln, einer
die Lagerhülse umschließenden Spannhülse für die Spannkugeln und einer die Lagerhülse
durchdringenden, gegenüber der Lagerhülse axial verschiebbaren Schrauberwelle, wobei
die Spannhülse mittels eines in sie hineingreifenden Widerlagerrohrs geführt wird,
das an seiner der Spannhülse abgewandten Seite ein erstes mit der Schrauberwelle
fest verbundenes Kupplungsteil trägt, das mit einem zweiten, auf einer gegenüber
der Schrauberwelle axial geführten Antriebswelle drehfest, jedoch axial verschiebbar
gelagerten Kupplungsteil zusammenwirkt.
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Ein derartiges Futter ist aus der DE-PS 26 21 932 bekannt.
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Dieses Futter weist eine Reihe von relativ aufwendigen Teilen auf,
die in spanabhebender Fertigung herzustellen sind. Dies gilt insbesondere für das
Widerlagerrohr, das wegen der einstückigen Zusammenfassung mit dem ersten Kupplungsteil
und dem demgegenüber sich zylinderhutartig absetzenden Rohrteil schwierig zu fertigen
ist. Weiterhin bildet die Schrauberwelle als einstückiges Bauelement mit ihrem Schrauberteil,
dem anschließenden Sechskant für
die Mitnahme des ersten Kupplungsteils
und die aus dem eigentlichen Futter herausragende Verlängerung ebenfalls ein Bauteil,
das in erheblichem Umfang spanabhebender Formgebung zu unterwerfen ist, wobei wegen
der Einstückigkeit als Nachteil hinzu kommt, daß die gesamte Schrauberwelle wegen
der Einstückigkeit dieses Bauteils materialmäßig auf den Schrauber bzw. die Schraubklinge
Rücksicht zu nehmen hat, was zu einem erheblichen und unnötigen Verbrauch an hochwertigem
Material führt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das als einen Massenartikel
anzusprechende Futter konstruktiv so zu gestalten, daß seine wesentlichen Einzelteile
in einfacher Weise gefertigt und zusammengesetzt werden können, wobei auch handelsübliche
Teile verwendbar sein sollen.
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Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, daß das Widerlagerrohr auf
die als zylindrische Hohlwelle ausgebildete Schrauberwelle aufgeschoben und auf
dieser axial gesichert ist, wobei die Schrauberwelle mit einem Polygonquerschnitt
im ersten Kupplungsteil endet und in einer zylindrischen Zentralbohrung das zylindrische
Ende der Antriebswelle gegenseitig verdrehbar und axial gesichert aufnimmt.
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Aufgrund dieser Konstruktion kann das Widerlagerrohr als separates
Bauteil gefertigt werden, das wegen seiner konstruktiven Trennung vom ersten Kupplungsteil
keinerlei Drehmoment zu übertragen hat und infolgedessen als einfaches Guß- bzw.
Spritzteil hergestellt werden kann. Die Drehmomentübertragung erfolgt von der Antriebswelle
über das mit ihr drehfest verbundene zweite Kupplungsteil zum ersten Kupplungsteil,
das den am Ende der Schrauberwelle angebrachten Polygonquerschnitt umfaßt, so daß
also über die beiden Kupplungsteile eine direkte Drehmomentübertragung auf die Schrauberwelle
erfolgt. Die Schrauberwelle bildet dabei ein auf die Länge des eigentlichen Futters
beschränktes Bauteil, das wegen seiner Ausbildung als Hohlwelle in der Lage ist,
das zylindrische Ende der Antriebswelle
zwecks gegenseitiger koaxialer
Führung aufzunehmen. Insgesamt ergibt sich damit gegenüber dem aus der DE-PS eine
26 21 932 bekannten Futter wesentlich vereinfachte Konstruktion.
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Das auf die Schrauberwelle aufgeschobene Widerlagerrohr ist, wie gesagt,
auf der Schrauberwelle axial zu sichern, was beispielsweise durch einen Festsitz
geschehen kann. Es ist jedoch zweckmäßig, das Widerlagerrohr auf der Schrauberwelle
drehbar zu lagern, weil in diesem Falle beim Eindrehen einer Schraube in ein Werkstück
(siehe Figur 2 der DE-PS 26 21 932) die äußerste Hülse des Futters, nämlich die
Spannhülse ohne weiteres von Hand festgehalten werden kann, wobei sich dann die
Schrauberwelle gegenüber dem die Schrauberwelle umgebenden Widerlagerrohr, das dabei
mit festgehalten wird, ohne weiteres drehen kann. Damit nun bei drehbarer Lagerung
des Widerlagerrohrs auf der Schrauberwelle die axiale Festlegung des Widerlagerrohrs
gewährleistet ist, wird das Widerlagerrohr in Richtung auf den Schrauber durch einen
mit der Schrauberwelle in Verbindung stehenden Anschlag und in Richtung auf die
Antriebswelle durch das erste Kupplungsteil gesichert. Das erste Kupplungsteil wird
hierbei also zusätzlich für die axiale Sicherung des Widerlagerrohrs verwendet.
Als Anschlag kann eine Schulter in der Schrauberwelle oder ein in eine Nut der Schrauberwelle
eingelassener Sprengring verwendet werden.
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Eine konstruktiv einfache Gestaltung des ersten Kupplungsteils ergibt
sich dann, wenn dieses als Blechscheibe mit aus ihr herausgebogenen Lappen ausgebildet
wird, die in Ausnehmungen des zweiten Kupplungsteils greifen.
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Es ist auch möglich, das erste Kupplungsteil im wesentlichen aus handelsüblichen
Bauteilen aufzubauen, nämlich aus mittels eines Ringes gegen Mitnahmeflächen der
Schrauberwelle gepreßten Spannstiften, wobei die Mitnahmeflächen vorzugsweise einen
Sechskant an der Schrauberwelle bilden.
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Der Ring hält die Spannstifte gegen die Mitnahme flächen gepreßt,
wobei sich die Spannstifte aufgrund der ihnen innewohnenden Elastizität elastisch
verformen können und auf diese Weise festgehalten werden. Die Spannstifte ragen
axial über den Ring und die Mitnahme flächen hinaus und greifen in entsprechende
Ausnehmungen des zweiten Kupplungsteils ein.
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Zur axialen Sicherung der Spannhülse gegenüber dem die Spannhülse
führenden Widerlagerrohr formt man zweckmäßig aus der Spannhülse einen Innenbund
aus, der hinter einen Flansch des Widerlagerrohrs greift. Diese Gestaltung des Widerlagerrohrs
wird fabrikatorisch dadurch besonders erleichtert, daß die Spannhülse aus zwei gleichen
Halbschalen zusammengesetzt ist, die in zusammengesetzter Lage von einer Manschette
unter Spannung umfaßt sind. In diesem Falle lassen sich die beiden Halbschalen in
einfacher Weise als Guß- bzw. Spritzteile ausbilden, wofür auch eine relativ einfache
Form verwendet werden kann, die keinerlei Hinterschneidungen für das Ausformen der
nach innen ragenden Teile der Spannhülse aufzuweisen hat.
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Den beiden Halb schalen gibt man dann zweckmäßig eine zentralsymmetrische
Ausnehmung, um einen den Spannkonus aufweisenden Stahlring aufnehmen zu können.
Da in diesem Falle die von der Spannhülse aufzunehmende wesentliche Belastung von
dem den Spannkonus aufweisenden Stahlring zu tragen ist, können die beiden Halbschalen
ohne weiteres aus dem gegenüber wesentlich weicheren Material, z. B.
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Kunststoff, geformt werden.
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Das oben erwähnte axiale Ineinandergreifen von Antriebswelle und Schrauberwelle
ermöglicht es, die Schrauberwelle auf der Seite des Schraubers mit einem Innensechskant
zu versehen. Dies ermöglicht das wahlweise Einsetzen unterschiedlicher Schrauber,
die mit Sechskantquerschnitt handelsueblich zur Verfügung stehen. Beim Verschleiß
am Schrauberende, insbesondere der Schrauberklinge, kann dann leicht
der
Schrauber für sich ersetzt werden, wogegen bei dem Futter gemäß der oben erwähnten
DE-PS 26 21 932 stets die gesamte Schrauberwelle ausgewechselt werden müßte.
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Die Antriebswelle läßt man zweckmäßig aus der Schrauberwelle mit Polygonquerschnitt,
insbesondere Sechskantguerschnitt herausragen, da ein solcher Querschnitt sich günstig
z. B. in das Futter einer Bohrmaschine einspannen läßt. Dabei wird das zylindrische
Ende der Antriebswelle gegenüber einer Innenschulter in der Schrauberwelle axial
gesichert, was dadurch leicht möglich ist, weil die Schrauberwelle sowieso eine
zylindrische Zentralbohrung und daran anschließend den erwähnten Innensechskant
aufweist. An der Ubergangsstelle ergibt sich damit automatisch die Innenschulter,
die für die axiale Sicherung von Antriebswelle und Schrauberwelle ausgenützt werden
kann.
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Bei der Verschraubung von weichen, spröden oder bröseligen Materialien,
z. B. Gipsplatten, muß auf die Halterung der Schrauben verzichtet werden, weil das
abbröselnde Material sich in das Futter setzt und dadurch die Kugeln in der Lagerhülse
klemmen. Jedoch kann, in einer geänderten Ausführung des Futters, dessen Kupplung
für sich weiter verwendet werden, was gerade bei weichen Materialien wichtig ist,
damit die Schrauben nicht grundlos im Bauteil verschwinden können.
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In den Figuren sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Es zeigen Figur 1 eine Zusammenstellung des Futters, teilweise im Schnitt, Figur
2 eine Draufsicht auf das erste Kupplungsteil, Figur 3 das erste Kupplungsteil gemäß
Figur 2 im Schnitt gemäß der Linie III-III aus Figur 2, Figur 4 einen Ausschnitt
aus dem ersten Kupplungsteil mit einer gegenüber den Figuren 2 und 3 abgewandelten
Formgebung, Figur 5 eine Seitensicht des in Figur 4 dargestellten Ausschnittes,
Figur
6 eine weitere Abwandlung des ersten Kupplungsteils, versehen mit Spannstiften,
Figur 7 eine Draufsicht auf das erste Kupplungsteil gemäß Figur 6, Figur 8 eine
Halb schale zur Bildung der Spannhülse in Draufsicht, Figur 9 die gleiche Halb schale
im Schnitt gemäß der Linie IX-IX aus Figur 8, Figur 10 eine Abwandlung des Futters,
teilweise im Schnitt, wobei nur seine Kupplung verwendet wird.
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Das in Figur 1 im Schnitt dargestellte Futter besteht aus der Lagerhülse
1 und der diese umgebenden Spannhülse 2, in deren rückwärtiges Ende das Widerlagerrohr
3 hineinragt.
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Gegen dieses Widerlagerrohr 3 stützen sich die Federn 4 und 5, wobei
sich die Feder 4 einerseits gegen einen nach innen ragenden Bund 6 des Widerlagerrohrs
3 und andererseits gegen einen nach innen ragenden Bund 7 der Lagerhülse 1 setzt.
Die Feder 4 drückt dabei die Lagerhülse 1 von dem Widerlagerrohr 3 weg. Die Feder
5 sitzt zwischen dem nach außen ragenden Bund 8 des Widerlagerrohrs 3 und dem nach
innen ragenden Bund 9 der Spannhülse 2, so daß die Spannhülse 2 von dem Widerlagerrohr
3 unter der Wirkung der Feder 5 weggedrückt wird. Der Spannhülse 2 ist dabei durch
ihren Bund 10 ein Anschlag gegeben, der sich hinter den Bund 8 des Widerlagerrohres
3 setzt und aufgrund der Spannung der Feder 5 hier gehalten wird. Die Lagerhülse
1 ist mit vier Ausnehmungen 11 versehen, in denen je eine Spannkugel 12 gelagert
ist. In der dargestellten Lage des Futters werden die Spannkugeln 12 am Herausgleiten
nach außen durch die vordere Stirn seite der Spannhülse 2 gehindert. Nach innen
hin besitzen die Ausnehmungen 11 eine in der Figur 1 nicht dargestellte geringfügige
Verengung, vor die sich der Äquator der Spannkugeln 12 setzt, so daß diese aus den
Ausnehmungen 11 nicht herausfallen können.
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Bezüglich der Funktion dieses Futters wird auf die diesbezüglichen
ausführlichen Erläuterungen in der DE-PS 26 21 932 verwiesen.
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Die Schrauberwelle 13 ist als Hohlwelle ausgebildet, die auf ihrer
Vorderseite den Innensechskant 14 aufweist, in den der Schrauber 15, der den gleichen
Sechskantguerschnitt aufweist, eingesetzt ist. Der Schrauber 15 stützt sich an seinem
hinteren Ende gegen die Schulter 16 in der Schrauberwelle 13 ab, so daß er bei Druck
auf eine Schraube axial nach hinten hin gesichert ist. Damit nun der Schrauber aus
der Schrauberwelle 13 nach vorne nicht herausfallen kann, ist in die Nut 17 in der
Schrauberwelle 13 der 0-:inv 18 eingesetzt, der sich satt um den Schrauber 15 legt,
so daß durch die hierdurch gegebene Reibung der Schrauber 15 am Herausfallen gehindert
ist. Damit der 0Rinc'; 18 leicht in die Nut 17 eingeschoben werden kann, weist der
Sechskantquerschnitt 14 die Ausdrehung 19 auf.
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Die Schrauberwelle 13, auf der einerseits die Lagerhülse 1 axial verschiebbar
gelagert ist, trägt außerdem das Widerlagerrohr 3, das auf das rückwärtige Ende
der Schrauberwelle 13 aufgeschoben ist. Das Widerlagerrohr 3 sitzt hier drehbar
auf der Schrauberwelle 13, so daß es bei Drehung der Schrauberwelle 13 gegenüber
dieser angehalten werden kann. Die hierfür erforderliche axiale Sicherung des Widerlagerrohrs
3 gegenüber der Schrauberwelle 13 wird hier durch die Schulter 20 auf der Schrauberwelle
13 herbeigeführt, gegen die sich eine entsprechende Schulter des Widerlagerrohrs
3 setzt. Hierdurch wird in axialer Richtung nach vorn das Widerlagerrohr 3 gesichert.
In axialer Richtung nach hinten erfolgt die Sicherung des Widerlagerrohrs 3 durch
das erste Kupplungsteil 21, das auf das betreffende Ende der Schrairiefle 13 aufgesetzt
und mit diesem fest verbunden ist. Die Schraubejelie 13 besitzt zu diesem Zweck
einen Polygonquerschnitt, der in einem entsprechenden Querschnitt des ersten Kupplungsteils
21 eingreift (siehe Figur 2). Das erste Kupplungsteil 21 ist dabei in axialer Richtung
nach hinten hin durch die Stufenscheibe 22 gesichert, die sich gegen die Schulter
23 auf der Antriebswelle abstützt. Auf diese Weise wird erreicht, daß bei Verdrehung
des ersten Kupplungsteils 21
die Schrauberwelle 13 mitgenommen
wird.
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Die Antriebswelle 24 weist an ihrem aus dem Futter herausragenden
Ende einen Sechskantquerschnitt auf, der das Einspannen beispielsweise in eine Bohrmaschine
erleichtert.
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Auf ihrer anderen Seite ragt die Antriebswelle 24 mit ihrem zylindrischen
Ende 25 in die entsprechend zylindrische Bohrung 26 der Schrauberwelle 13 hinein,
wodurch eine gegenseitige koaxiale Führung von Antriebswelle 24 und Schrauberwelle
13 gegeben ist, die beiden Wellen aber gegeneinander verdrehbar sind. Damit nun
die Antriebswelle 24 mit ihrem zylindrischen Ende 25 nicht aus der Schrauberwelle
13 nach hinten hin herausgleiten kann, ist die Schraube 27 vorgesehen, die in die
betreffende Stirnseite des zylindrischen Endes 25 der Schrauberwelle 24 eingeschraubt
ist und dabei die Scheibe 28 unter Wahrung eines axialen Spiels gegen die Schulter
29 in der Schrauberwelle 13 setzt.
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Aufgrund der Existenz der Schulter 23 in der Antriebswelle 24 und
der Schulter 29 in der Schrauberwelle 13 sind Schrauberwelle 13 und Antriebswelle
24 axial gegeneinander gesichert.
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Auf der Antriebswelle 24 ist im Bereich des Sechskantquerschnitts
das zweite Kupplungsteil 30 gelagert, das einen Durchbruch mit dem gleichen Sechskantquerschnitt
aufweist. Das zweite Kupplungsteil 30 ist mit den Ausnehmungen 31 versehen, in die
die aus dem ersten Kupplungsteil 21 herausgebogenen Lappen 32 eingreifen. Solange
also das zweite Kupplungsteil 30 unter dem Druck der Feder 33 das zweite Kupplungsteil
30 über die Lappen 32 drückt, erfolgt bei -Mitnahme des zweiten Kupplungsteils 30
aufgrund der Drehung der Antriebswelle 24 auch eine Mitnahme des ersten Kupplungsteils
21 und damit der mit dem ersten Kupplungsteil 21 fest verbundenen Schrauberwelle
13. Die Feder 33 setzt sich hinter dem auf der Antriebswelle 24 aufgesetzten Sprengring
34.
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Wenn bei der Verwendung des dargestellten Futters die Spannhülse 2
gegenüber dem Widerlagerrohr 3 zurückgeschoben wird (siehe Figur 2 der DE-PS 26
21 932) so ergibt sich schließlich ein Anliegen der hinteren Stirnseite 35 der Spannhülse
2 gegen die vordere Stirnseite 36 der Stellhülse 37, die damit gegenüber dem Widerlagerrohr
3 zurückgeschoben wird und dabei das von ihm getragene zweite Kupplungsteil 30 vom
ersten Kupplungsteil 21 abhebt. Hierdurch wird die Kupplung ausgerückt, wodurch
der Antrieb der Schrauberwelle 13 unterbrochen wird. Bezüglich der Funktion der
Kupplung im Zusammenhang mit der Stellhülse 37 sei auf die diesbezüglichen Erläuterungen
in der oben erwähnten DE-PS 26 21 932 verwiesen.
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In der Figur 2 ist das erste Kupplungsteil 21 in Draufsicht dargestellt,
aus dem die Lappen 32 herausgebogen sind.
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Weitere Lappen sind durch die Striche 38 angedeutet.
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Figur 2 zeigt auch den Polygonquerschnitt 39 im Durchbruch des ersten
Kupplungsteils 21, der vom Ende der Schrauberwelle 13 durchsetzt wird und der dafür
sorgt, daß zwischen erstem Kupplungsteil 21 und Schrauberwelle 13 eine drehfeste
Verbindung besteht.
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In Figur 3 ist das erste Kupplungsteil 21 im Querschnitt gemäß der
Linie III-III aus Figur 2 dargestellt.
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Eine andere Art der Herausbiegung von Lappen 32 gemäß Figur 2 ist
in den Figuren 4 und 5 dargestellt. Hier sind die Lappen 32 durch sektorale Abschnitte
gebildet, wobei die Lappen 32 außen eine schräge Ablauframpe aufweisen, um das Auskuppeln
zu erleichtern. Dabei beziehen sich die Figuren 4 und 5 lediglich auf Ausschnitte
eines ersten Kupplungsteils 21.
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Gemäß den Figuren 6 und 7 ist das erste Kupplungsteil im wesentlichen
durch Spannstifte 40 gebildet, die gegen Sechskantflächen 41 des betreffenden Endes
der Schrauber-
welle 13 gepreßt werden, und zwar mittels des Ringes
42.
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Aufgrund der den Spannstiften 40 innewohnenden Elastizität läßt sich
auf diese Weise eine feste Verbindung zwischen den Spannstiften 40 und der Schrauberwelle
13 herbeiführen.
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Die über den Ring 22 und das Ende der Schrauberwelle 13 hinausragenden
Teile der Spannstifte 40 greifen dann in die Ausnehmungen 31 im zweiten Kupplungsteil
30 ein.
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Die in Figur 1 dargestellte Spannhülse 2 besteht aus zwei Halbschalen,
von denen eine Halbschale 43 in Figur 8 dargestellt ist. Der Aufbau der Spannhülse
2 aus zwei Halbschalen 43 ergibt den Vorteil, daß die Halbschalen 43 mit en relativ
einfachen Spritz- bzw. Gußwerkzeug hergestellt werden können. Im Falle der Herstellung
der Spannhülse 2 als einstückiges Bauteil ist dies darum schwierig, weil die Spannhülse
2 die im Zusammenhang mit der Figur 1 erwähnten Innenbünde 9 und 10 aufweist. In
Figur 8 sind die beiden Kalotten 44 eingetragxen, die dazu dienen, handelsübliche
Kugeln aufzunehmen, die bei Zusammensetzung zweier Halbschalen für eine Sicherung
gegen Verschieben sorgen. Der Zusammenhalt der beiden Halbschalen 43 erfolgt dann
mittels der in der Figur 1 dargestellten Manschette 45, die nach Zusammensetzen
der beiden Halbschalen 43 auf diese aufgeschoben wird und die beiden Halbschalen
43 zusammendrückt. Damit ist eine dauerhafte Verbindung der beiden Halbschalen 43
herbeigeführt. Durch Abziehen der Manschette 45 lassen sich die beiden Halbschalen
43 auseinandernehmen, was insbesondere für die Montage und die Reinigung von Vorteil
ist. Die in der Figur 8 dargestellte Halbschale 43 besteht aus gespritztem Kunststoff.
Es kann anstelle dessen auch z. B. Aluminiumguß verwendet werden.
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Wenn der Spannhülse 2 im Bereich der Spannkugel 12 eine besondere
Festigkeit gegeben werden soll, dann wird in die Halbschale 43 der aus Figur 1 ersichtliche
Stahlring 46 eingesetzt, der den Spannkonus 47 bildet. Für den Fall der Verwendung
des Stahlrings 46 sind die Halbschalen 43 mit der aus Figur 1 ersichtlichen Ausnehmung
zu versehen.
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Figur 9 zeigt die in Figur 8 dargestellte Halbschale 43 im Schnitt
längs der Linie IX-IX.
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Fig. 10 zeigt eine Abwandlung des Futters, teilweise im Schnitt, wobei
auf das Spannteil des Futters verzichtet und nur die Kupplung verwendet wird.
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Um dies zu ermöglichen, sitzt konzentrisch auf der Schrauberwelle
13 die axial verschiebbare Steuerhülse 48, die unter dem Druck einer Feder 51 in
Richtung Antriebswelle 24 gedrückt wird. Die Feder 51 schlägt an einem Sprengring
50 an, der in einer Nut 49 am vorderen Ende der Schrauberwelle 13 sitzt. Den anderen
Anschlag für die Feder 51 bildet der Innenbund 53 der Steuerhülse 48,der auch ihre
rückseitige Führung übernimmt, während die vorderseitige durch den Sprengring 50
erfolgt. Die Scheibe 52 überträgt die zum Ausrücken der Kupplung erforderliche Axialbewegung
der Steuerhülse 48 gegenüber der Schrauberwelle 13 auf die Stellhülse 37 und führt
diese gleichzeitig koaxial zur Schrauberwelle 13.