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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Spannfutter zum Einspannen
eines Schneidwerkzeugs wie eines Bohrers oder eines Schaftfräsers und
genauer auf Spannfutter, bei denen eine Futterbuchse auf den äußeren Umfang
einer Spannbuchse eines Haltekörpers über Nadelrollen
aufgesetzt wird und bei denen, durch Rotation der Spannbuchse in einer
Klemmrichtung, der Durchmesser der Futterbuchse reduziert wird,
um ein gewünschtes
Werkzeug fest einzuspannen. Ein Spannfutter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1 ist beispielsweise aus
JP10263908 bekannt.
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Ein
herkömmliches
Spannfutter wird unter Bezugnahme auf 12 der
beigefügten
schematischen Zeichnungen beschrieben, welche eine Querschnittsansicht
eines herkömmlichen
Werkzeug-Spannfutters ist.
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Wie
in 12 gezeigt, hat das Werkzeug-Spannfutter einen
Haltekörper 1.
Der Haltekörper 1 hat
einen sich verjüngenden
Schaftabschnitt 1A zum Einführen in die Spindel einer Werkzeugmaschine
(nicht gezeigt), einen an dem Ende mit größerem Durchmesser des sich
verjüngenden
Schaftabschnitts 1A gebildeten Spannflansch 1B und
eine Futterbuchse 1C, welche ausgehend von der Endoberfläche des
Flansches 1B gegenüber
dem sich verjüngenden
Schaftabschnitt 1A verläuft.
Die Futterbuchse 1C verläuft in der sich von dem verjüngenden Schaftabschnitt 1A entfernenden
Richtung, so daß die
Achse der Futterbuchse 1C mit der Achse des sich verjüngenden
Schaftabschnitts 1A zusammenfällt. Eine sich verjüngende Oberfläche 1Ca ist
am äußeren Umfang
der Futterbuchse 1C gebildet, so daß der Durchmesser der Oberfläche 1Ca zu
deren spitzem Ende hin abnimmt.
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Das
Bezugszeichen 2 bezeichnet eine Rollen haltende Buchse,
welche auf den äußeren Umfang
der Futterbuchse 1C mit einem Abstand zwischen ihnen aufgesetzt
ist. Der Durchmesser der Rollen haltenden Buchse 2 nimmt
zu deren spitzem Ende hin im wesentlichen im gleichen Maße wie der der
sich verjüngenden
Oberfläche 1Ca der
Futterbuchse 1C ab. Die Rollen haltende Buchse 2 wird von
einem an dem äußeren Umfang
des spitzen Endabschnitts der Futterbuchse 1C vorgesehenen
Haltering 3 gehalten, so daß ein Abfallen der Rollen haltenden
Buchse 2 von der Futterbuchse 1C verhindert wird.
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In
der Rollen haltenden Buchse 2 sind zahlreiche Nadelrollen 4 angeordnet,
um eine Vielzahl Reihen zu bilden. Die Nadelrollen werden derart
in die Rollen haltende Buchse 2 eingesetzt, daß die Nadelrollen
in der Umfangsrichtung in einem vorgegebenen Winkel in Bezug auf
die Mittelachse der Rollen haltenden Buchse 2 geneigt sind.
Jede der Nadelrollen 4 weist einen Durchmesser auf, welcher
größer als
die Wanddicke der Rollen haltenden Buchse 2 ist, so daß der Abschnitt
jeder Nadelrolle 4, welcher von der inneren Umfangsfläche der
Rollen haltenden Buchse 2 nach innen ragt, sich in Kontakt
mit der sich verjüngenden
Oberfläche 1Ca der
Futterbuchse 1C befindet, während sich der Abschnitt jeder
Nadelrolle 4, welche von der äußeren Umfangsfläche der
Rollen haltenden Buchse 2 nach außen ragt, in Kontakt mit der
inneren Umfangsfläche
einer Spannbuchse 5 befindet, welche unten beschrieben
werden wird.
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Die
Spannbuchse 5 ist ausgelegt, um den Durchmesser der Futterbuchse 1C zu
reduzieren und dadurch ein gewünschtes
Werkzeug fest einzuspannen. Die Spannbuchse 5 wird auf
den äußeren Umfang
der Futterbuchse 1C über
die von der Rollen haltenden Buchse 2 gehaltenen Nadelrollen 4 aufgesetzt.
Die Spannbuchse 5 weist eine sich verjüngende innere Umfangsfläche auf,
deren Durchmesser von dem dem Flansch 1B zugewandten Ende
zu deren spitzen Ende hin abnimmt. Ferner ist ein Dicht-/Haltering 6 am
inneren Umfang des unteren Endabschnitts der Spannbuchse 5 neben
dem Flansch 1B befestigt. Der Dicht-/Haltering 6 befindet sich
in Kontakt mit der äußeren Umfangsfläche der Futterbuchse 1C,
um eine Dichtfunktion zu schaffen. Der Dicht-/Haltering 6 kommt
auch mit der Endoberfläche
der Rollen haltenden Buchse 2 zum Anschlag, um ein Abfallen
der Spannbuchse 5 von der Futterbuchse 1C zu verhindern.
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Bei
dem herkömmlichen
Spannfutter, welches die oben beschriebene Struktur aufweist, wird, wenn
ein Werkzeug 7 eingespannt werden soll, eine Spannbüchse 8 auf
den Schaft 7A des Werkzeugs 7 aufgeschoben, und
der Schaft 7A des Werkzeugs 7 wird zusammen mit
der Spannbüchse 8 in
die Zylinderbohrung der Futterbuchse 1C eingesetzt. Wenn die
Spannbuchse 5 im Uhrzeigersinn gedreht wird, läuft jede
Nadelrolle 4 in Kontakt mit der sich verjüngenden
inneren Oberfläche
der Spannbuchse 5 spiralförmig entlang der äußeren Oberfläche der
Futterbuchse 1C um, während
sie um ihre eigene Achse rotiert. So bewegt sich die Rollen haltende
Buchse 2 zum Flansch 1B hin, während sie rotiert, in Übereinstimmung
mit dem Umlauf der Nadelrollen 4, und gleichzeitig bewegt
sich die Spannbuchse 5 ebenfalls zum Flansch 1B hin.
Die Bewegungen der Rollen haltenden Buchse 2 und der Spannbuchse 5 zum Flansch 1B hin
reduzieren den Abstand zwischen der sich verjüngenden inneren Oberfläche der
Spannbuchse 5 und der sich verjüngenden äußeren Oberfläche der
Futterbuchse 1C, so daß die
Spannbuchse 5 ausgebend von deren gesamtem äußeren Umfang über die
Nadelrollen 4 stark auf die Futterbuchse 1C drückt, um
den Durchmesser der Futterbuchse 1C zu reduzieren. Infolge
dessen wird der in die Zylinderbohrung der Futterbuchse 1C eingesetzte
Schaft 7A des Werkzeugs 7 eingeklemmt und durch
die Futterbuchse 1C über
die Spannbüchse 8 gehalten.
Wenn die Spannbuchse 5 in einem gespannten Zustand entgegen
dem Uhrzeigersinn rotiert wird, bewegt sich die Rollen haltende
Buchse 2 zum spitzen Ende der Futterbuchse 1C hin,
und die Spannbuchse 5 bewegt sich ebenfalls in dieselbe
Richtung. Daher wird der Durchmesser der Futterbuchse 1C in
seiner ursprünglichen
Größe wiederhergestellt,
so daß die
auf das Werkzeug 7 angewendete Spannkraft gelöst wird.
Dies ermöglicht
es, das Werkzeug 7 aus der Futterbuchse 1C zu
entfernen oder durch ein anderes Werkzeug zu ersetzen.
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Bei
einem derartigen herkömmlichen
Spannfutter verläuft
die Futterbuchse 1C ausgehend von der Endoberfläche des
Flansches 1B gegenüber dem
sich verjüngenden
Schaftabschnitt 1A. Daher ist innerhalb eines Bereichs
der sich verjüngenden Oberfläche 1Ca in
der Nähe
des Basisabschnitts der Futterbuchse 1C, welche in den
Flansch 1B übergeht,
die Steifigkeit gegen eine elastische Verformung in der radialen
Richtung erheblich größer als die
in dem übrigen
Bereich. Daher ist, wenn die Spannbuchse 5 in der Klemmrichtung
rotiert, um den Durchmesser der Futterbuchse 1C zu reduzieren, das
Verhältnis
der Reduzierung im Durchmesser innerhalb des oben beschriebenen
Bereichs der sich verjüngenden
Oberfläche 1Ca sehr
klein im Vergleich zu dem in dem übrigen Bereich.
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Um
den oben beschriebenen Nachteil zu beheben, hat einer der hier beteiligten
Erfinder ein verbessertes Spannfutter vorgeschlagen, wie in
US-Patent 6,105,974 gezeigt.
Bei dem verbesserten Spannfutter ist eine Nut mit einer vorgegebenen
Tiefe in der Endoberfläche
des Flansches gegenüber
dem Schaftabschnitt gebildet, so daß die Nut entlang dem äußeren Umfang
des unteren Endes der Futterbuchse verläuft, durch welche die Futterbuchse
mit dem Flansch verbunden ist. Da die Nut die effektive Futterlänge der
Futterbuchse erhöht,
d.h. die Länge
eines Abschnitts der Futterbuchse, in welchem sich die Futterbuchse
elastisch in einer den Durchmesser reduzierenden Richtung verformen
kann, erfolgt eine elastische Verformung der Futterbuchse in der
den Durchmesser reduzierenden Richtung leicht im wesentlichen über die
gesamte Länge
der Futterbuchse. Daher kann die effektive Futterlänge der
Futterbuchse ohne gleichzeitige Erhöhung der Gesamtlänge der
Futterbuchse erhöht
werden.
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Bei
dem herkömmlichen
Spannfutter kann das Änderungsverhältnis des
Innendurchmessers der Futterbuchse teilweise erhöht werden, wenn die Spannbuchse 5,
welche angeordnet ist, um die äußere Umfangsfläche der
Futterbuchse 1C zu umgeben, in einem derartigen Maße festgezogen
wird, daß die Endoberfläche der
Spannbuchse 5 mit der Endoberfläche des Flansches 1B gegenüber dem
sich verjüngenden
Schaftabschnitt 1A in Kontakt tritt. Wenn jedoch der Festzieh-Vorgang
fortgesetzt wird, auch nachdem die Endoberfläche der Spannbuchse 5 mit der
Endoberfläche
des Flansches 1B gegenüber dem
sich verjüngenden
Schaftabschnitt 1A in Kontakt getreten ist, wird die Festziehkraft überhöht, wodurch
sich die Futterbuchse 1C aufgrund von Torsionswirkungen
verformt. Dies verursacht insofern ein Problem, als die Torsionsverformung
der Futterbuchse 1C ablenkende Vibrationen in dem Werkzeughalter 1 verursacht
und wodurch ein akkurater Schneidevorgang mit einem in die Futterbuchseeingesetzten
Schneidewerkzeug, bei rotierendem Werkzeughalter 1 unmöglich wird.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung haben zum Ziel, die oben erwähnten Probleme
zu lösen,
und eines ihrer Ziele ist, ein Spannfutter zu schaffen, welches
eine Torsionsverformung einer Futterbuchse verhindern kann, welche anderenfalls
wegen übermäßigen Festziehens
einer Spannbuchse gegen die Futterbuchse erfolgen würde, um
dadurch ungünstige
Wirkungen der Torsionsverformung an der Futterbuchse auszuschalten,
was wiederum eine ablenkende Vibration in der Futterbuchse, welche
ein Abschnitt eines Werkzeughalters ist, verhindert wodurch die
Genauigkeit der maschinellen Funktion verbessert wird.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird ein Spannfutter geschaffen, umfassend: einen Haltekörper mit
einem Schaftabschnitt zum Einführen
in eine Spindel einer Werkzeugmaschine, einen an einem Ende des
Schaftabschnitts ausgebildeten Spannflansch und eine Futterbuchse,
welche sich von dem Flansch in einer sich von dem Schaftabschnitt
entfernenden Richtung, fluchtend mit einer Achse des Schaftabschnitts,
erstreckt, wobei die Futterbuchse eine sich verjüngende äußere Umfangsfläche aufweist,
deren Durchmesser von einem unteren Ende in der Nähe des Flansches
zu einem spitzen Ende der Futterbuchse hin abnimmt; eine Spannbuchse, welche
derart auf der äußeren Umfangsfläche der Futterbuchse
aufsitzt, daß die
Spannbuchse relativ zu der Futterbuchse rotatorisch und axial beweglich ist,
wobei die Spannbuchse eine sich verjüngende innere Umfangsoberfläche aufweist,
deren Durchmesser von einem unteren Ende in der Nähe des Flansches
zu einem spitzen Ende der Spannbuchse hin abnimmt; und Nadelrollen,
welche zwischen der äußeren Umfangsfläche der
Futterbuchse und der inneren Umfangsfläche der Spannbuchse über den
gesamten Umfang angeordnet sind, wobei die Nadelrollen in Umfangsrichtung
um einen vorgegebenen Winkel gegenüber der Mittelachse der Futterbuchse
und der Spannbuchse geneigt sind und wobei die Spannbuchse gedreht
wird, um zu bewirken, daß die
Nadelrollen spiralförmig
um die äußere Umfangsoberfläche der
Spannbuchse laufen, während
sie sich um ihre eigene Achse drehen, um den Durchmesser der Futterbuchse
zu verringern und wieder zu vergrößern: wobei ein Druckstück zwischen
der Endoberfläche des
Flansches gegenüber
dem Schaftabschnitt und einer korrespondierenden Endoberfläche der
Spannbuchse angeordnet ist und mittels eines Druckstückhalters
gehalten wird, welcher eine ringförmige flache Form aufweist
und welcher in einem mittleren Bereich eine Öffnung aufweist, die ein Durchdringen
der Futterbuchse ermöglicht,
wobei ein Ende des Druckstückhalters
in einer ringförmigen
Nut angeordnet ist, welche in der Endoberfläche des Flansches ausgebildet
ist, und wobei der Druckstückhalter
ein elastisches Element umfaßt,
welches an dem in der Nut angeordneten Ende des Druckstückhalters
vorgesehen ist und mit einer Wandfläche der Nut in Eingriff steht,
so daß die
Beweglichkeit des Druckstückhalters
in axialer Richtung eingeschränkt
ist.
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Vorzugsweise
erstreckt sich die genannte Nut entlang der äußeren Oberfläche des
unteren Endes der Futterbuchse, durch welches die Futterbuchse mit
dem Flansch verbunden ist.
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Vorzugsweise
ist ein radial äußerer Bereich der
korrespondierenden Endoberfläche
der Spannbuchse erhöht,
so daß er
an einen radial äußeren Bereich
des Druckstücks
angrenzt.
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Vorzugsweise
ist mindestens eine der gegenüberliegenden
Oberflächen
des Druckstücks oberflächenbehandelt,
so daß der
Reibungswiderstand, welcher auftritt, wenn die Endoberfläche der Spannbuchse
in Kontakt mit dem Druckstück
kommt, reduziert ist.
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Bei
einem Spannfutter gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung kann das Druckstück eine Verformung, wie beispielsweise
eine Torsionsverformung, der Futterbuchse verhindern, welche aufgrund
eines überhöhten Festziehens
der Spannbuchse gegenüber
der Futterbuchse auftreten würde,
wodurch wiederum ablenkende Vibrationen in der Futterbuchse verhindert werden,
welche ein Abschnitt eines Werkzeughalters ist, wodurch die Genauigkeit
der maschinellen Bearbeitung verbessert wird.
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In
dem Fall, in dem eine Nut mit einer vorgegebenen Tiefe in der Endoberfläche des
Flansches gegenüber
dem Schaftabschnitt derart gebildet ist, so daß die Nut entlang des äußeren Umfangs
des unteren Endes des Spannfutter verläuft, durch welches das Spannfutter
mit dem Flansch verbunden ist, kann ferner das Spannfutter ohne
eine damit einhergehende Erhöhung
der Gesamtlänge
des Halterkörpers
zur Flanschseite hin erstreckt werden. Die radial nach innen gerichtete
elastische Verformung des Spannfutters in einem Bereich des unteren
Endes in der Nähe des
Flansches kann im wesentlichen gleich der in dem übrigen Bereich
vorhandenen eingestellt werden. Außerdem kann die effektive Futterlänge der Futterbuchse, über welche
sich die Futterbuchse elastisch in der Durchmesser reduzierenden
Richtung verformt, ohne eine Erhöhung
der Gesamtlänge des
Halterkörpers
erhöht
werden. Infolge dessen erfolgt eine elastische Verformung der Futterbuchse
in der Durchmesser reduzierenden Richtung auf leichtere Weise, wodurch
es einer Bedienperson möglich wird,
die Spannbuchse mit Leichtigkeit festzuziehen, bis die Endoberfläche der
Spannbuchse an den Flansch des Halterkörpers angrenzt, ohne daß eine große Festziehkraft
erforderlich wäre.
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Außerdem gleitet,
wenn die Spannbuchse übermäßig festgezogen
wird, die Endoberfläche
der Spannbuchse aufgrund der Anwesenheit des Druckstücks, wodurch
die Torsionsverformung der Spannbuchse reduziert wird, und somit
wird keine Torsionskraft auf die Futterbuchse übertragen. Somit treten keine Vibrationen,
wie beispielsweise ablenkende Vibrationen oder Ratterschwingungen,
während
der maschinellen Funktion durch Verwendung eines Werkzeugs auf,
wodurch ein Schneidevorgang unter günstigen Bedingungen durchgeführt werden
und die Genauigkeit der maschinellen Funktion verbessert werden
kann.
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In
dem Fall, in dem mindestens eine der gegenüberliegenden Oberflächen des
Druckstücks oberflächenbehandelt
ist, um den Reibungswiderstand zu reduzieren, selbst wenn die Endoberfläche der
Spannbuchse aufgrund übermäßigen Festziehens
der Spannbuchse in Kontakt mit dem Druckstück kommt, wird ferner zwischen
der Spannbuchse und dem Druckstück
nur Reibungswiderstand in reduziertem Maße erzeugt, und somit wird
eine Gleitbewegung der Spannbuchse begünstigt, wodurch die Funktion
des Druckstücks
verbessert ist.
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Zum
besseren Verständnis
der Erfindung und um zu zeigen, wie Ausführungsformen derselben verwirklicht
werden können,
wird nun beispielhaft auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen,
bei denen:
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1 eine
Querschnittsansicht eines Spannfutters in einem Zustand ist, in
welchem eine Spannbuchse gelockert ist;
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2 eine
Querschnittsansicht des Spannfutters in einem Zustand ist, in welchem
eine Spannbuchse festgezogen ist;
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die 3A und 3B ein
bei dem Spannfutter der 1 und 2 verwendetes
Druckstück zeigen,
wobei 3A eine Draufsicht des Druckstücks ist
und 3B eine entlang der Linie 3B-3B der 3A erstellte
Querschnittsansicht ist;
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4 eine
Querschnittsansicht eines modifizierten Spannfutters in einem Zustand
ist, in welchem eine Spannbuchse gelockert ist;
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5 eine
Querschnittsansicht des Spannfutters der 4 in einem
Zustand ist, in welchem die Spannbuchse festgezogen ist;
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6 eine
Querschnittsansicht eines Hauptabschnitts eines Spannfutters gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in einem Zustand ist, in welchem eine
Spannbuchse gelockert ist;
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7 eine
Querschnittsansicht des Hauptabschnitts des Spannfutters der 6 in
einem Zustand ist, in welchem die Spannbuchse festgezogen ist; die 8A und 8B ein
bei dem Spannfutter der 6 und 7 verwendetes
Druckstück
zeigen, wobei 8A eine Draufsicht des Druckstücks ist
und 8B eine entlang der Linie 8B-8B der 8A erstellte
Querschnittsansicht ist;
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9 eine
Querschnittsansicht eines Spannfutters gemäß einer weiteren Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung in einem Zustand ist, in welchem eine Spannbuchse
festgezogen ist;
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10 eine
Querschnittsansicht eines Hauptabschnitts des Spannfutters der 9 in
einem Zustand ist, in welchem die Spannbuchse festgezogen ist;
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11 eine
vergrößerte Teil-Querschnittsansicht
eines in den 9 und 10 verwendeten Druckstücks und
eines Druckstückhalters;
und
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12 eine
Querschnittsansicht eines herkömmlichen
Spannfutters ist.
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In
den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende
Teile.
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Die 1 bis 5 zeigen
Merkmale, welche Bestandteil von Ausführungsformen der Erfindung
sind, auch wenn die Spannfutter der 1 bis 5 nicht
durch die Ansprüche
abgedeckt sind.
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Wie
in 1 gezeigt, weist das Werkzeug-Spannfutter einen
Halterkörper 10 auf,
welcher einen in die Spindel einer Werkzeugmaschine (nicht gezeigt)
einsetzbaren, sich verjüngenden
Schaftabschnitt 11 aufweist, einen an dem Ende mit größerem Durchmesser
des sich verjüngenden
Schaftabschnitts 11 gebildeten Spannflansch 12 und
eine Futterbuchse 13, welche ausgehend von einer Endoberfläche 12a des
Flansches 12 gegenüber
dem sich verjüngenden
Schaftabschnitt 11 verläuft.
Die Futterbuchse 13 verläuft in der sich von dem sich
verjüngenden
Schaftabschnitt 11 entfernenden Richtung derart daß die Achse
der Futterbuchse 13 mit der Achse des sich verjüngenden
Schaftabschnitts 11 zusammenfällt. Die Futterbuchse 13 weist
eine sich verjüngende äußere Umfangsfläche 13a auf,
deren Durchmesser von dem unteren Ende in der Nähe des Flansches 12 zum
spitzen Ende hin abnimmt.
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Das
Bezugszeichen 14 bezeichnet eine Rollen haltende Buchse,
welche auf den äußeren Umfang
der Futterbuchse 13 mit einem Abstand zwischen ihnen aufgesetzt
ist. Der Durchmesser der Rollen haltenden Buchse 14 nimmt
zu deren spitzem Ende hin in dem gleichen Maße wie der der sich verjüngenden
Oberfläche 13a der
Futterbuchse 13 ab. Die Rollen haltende Buchse 14 wird
von einem am äußeren Umfang
des spitzen Endabschnitts der Futterbuchse 13 vorgesehenen
Haltering 15 derart gehalten, daß die Rollen haltende Buchse 14 daran
gehindert wird, sich von der Futterbuchse 13 zu lösen.
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In
der Rollen haltenden Buchse 14 sind zahlreiche Nadelrollen 16 in
Umfangsrichtung angeordnet, um mehrere Reihen in Längsrichtung
zu bilden. Die Nadelrollen 16 sind in die Rollen haltende
Buchse 14 derart eingesetzt, daß die Nadelrollen 16 in Umfangsrichtung
in einem vorgegebenen Winkel in Bezug auf die Mittelachse der Rollen
haltenden Buchse 14 geneigt sind. Jede der Nadelrollen 16 weist
einen Durchmesser auf, welcher größer ist als die Wanddicke der
Rollen haltenden Buchse 14, so daß sich der Abschnitt jeder
Nadelrolle 16, welcher von der inneren Umfangsfläche der
Rollen haltenden Buchse 14 nach innen ragt, in Kontakt
mit der sich verjüngenden
Oberfläche 13a der
Futterbuchse 13 befindet, während sich der Abschnitt jeder
Nadelrolle 16, welcher von der äußeren Umfangsfläche der
Rollen haltenden Buchse 14 nach außen ragt, in Kontakt mit der
inneren Umfangsfläche
einer Spannbuchse 17 befindet, die unten beschrieben werden
wird.
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Die
Spannbuchse 17 ist dazu ausgelegt, den Durchmesser der
Futterbuchse 13 zu reduzieren und dadurch ein gewünschtes
Werkzeug fest einzuspannen. Die Spannbuchse 17 ist über die
von der Rollen haltenden Buchse 14 gehaltenen Nadelrollen 16 auf den äußeren Umfang
der Futterbuchse 13 aufgesetzt. Die Spannbuchse 17 weist
eine sich verjüngende
innere Umfangsfläche
auf, deren Durchmesser von dem dem Flansch 12 zugewandten
Ende zu deren spitzem Ende hin abnimmt. Ferner ist ein Dicht-/Haltering 18 am
inneren Umfang des unteren Endabschnitts der Spannbuchse 17 in
der Nähe
des Flansches 12 befestigt. Der Dicht-/Haltering 18 befindet
sich in Kontakt mit der äußeren Umfangsfläche der
Futterbuchse 13, um eine Dichtfunktion zu erfüllen. Der
Dicht-/Haltering 18 grenzt auch an die Endoberfläche der
Rollen haltenden Buchse 14 an, um die Spannbuchse 17 daran
zu hindern, sich von der Futterbuchse 13 zu lösen.
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Das
Bezugszeichen 19 bezeichnet ein Druckstück, welches eine flache ringförmige Form annimmt
und eine kreisförmige
mittlere Öffnung
aufweist, wie in den 3A und 3B gezeigt.
Das Druckstück 19 ist
zwischen der Endoberfläche 12a des
Spannflansches 12 gegenüber
dem sich verjüngenden
Schaftabschnitt und einer entsprechenden Endoberfläche 17a der
Spannbuchse 17 angeordnet, welche an der Futterbuchse 13 befestigt
ist. Mindestens eine der gegenüberliegenden
Oberflächen
des Druckstücks 19 (vorzugsweise beide
gegenüberliegende
Oberflächen
des Druckstücks 19)
ist oberflächenbehandelt,
beispielsweise mittels einer TiN-Beschichtung, um den Reibungskoeffizienten
der Oberfläche
zu reduzieren.
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Bei
dem Spannfutter mit der oben beschriebenen Struktur wird, wenn ein
Werkzeug 20 eingespannt werden soll, eine Spannbüchse 21 auf
einen Schaft 20A des Werkzeugs 20 aufgesetzt,
und der Schaft 20A des Werkzeugs 20 wird, zusammen
mit der Spannbüchse 21,
in die Zylinderbohrung des Spannfutters 13 eingesetzt.
Wenn die Spannbuchse 17 im Uhrzeigersinn rotiert, läuft jede
Nadelrolle 16 in Kontakt mit der sich verjüngenden
inneren Oberfläche
der Spannbuchse 17 spiralförmig entlang der äußeren Oberfläche der
Futterbuchse 13 um, während sie
um ihre eigene Achse rotiert. So bewegt sich die Rollen haltende
Buchse 14 zum Flansch 12 hin, während sie
rotiert, in Übereinstimmung
mit dem Umlauf der Nadelrollen 16, und gleichzeitig bewegt
sich die Spannbuchse 17 ebenfalls zum Flansch 12 hin.
Die Bewegungen der Rollen haltenden Buchse 14 und der Spannbuchse 17 zum
Flansch 12 hin reduzieren den Abstand zwischen der sich
verjüngenden
inneren Oberfläche
der Spannbuchse 17 und der sich verjüngenden äußeren Oberfläche der
Futterbuchse 13, so daß die
Spannbuchse 17 ausgehend von deren gesamtem äußeren Umfang über die
Nadelrollen 16 stark gegen die Futterbuchse 13 drückt, um
den Durchmesser der Futterbuchse 13 zu reduzieren. Infolge
dessen wird der in die Zylinderbohrung der Futterbuchse 13 eingesetzte
Schaft 20A des Werkzeugs 20 eingeklemmt und durch
die Futterbuchse 13 über die
Spannbüchse 21 gehalten
(siehe 2).
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Wenn
die Spannbuchse 17 festgezogen wird, steht die eine Endoberfläche des
Druckstücks 19 mit
der die Endoberfläche 17a der
Spannbuchse 17 in Kontakt, und die andere Endoberfläche des Druckstücks 19 steht
mit der Endoberfläche 12a des Flansches 12 in
Kontakt, wodurch die Endoberfläche 17a der
Spannbuchse 17 über
das Druckstück 19 mit der
Endoberfläche 12a des
Flansches 12 in Kontakt steht. Wenn der Festzieh-Vorgang
nach Erreichen eines derartigen In-Kontakt-Stehens fortgesetzt wird, kann
es zur Anwendung einer überhöhten Spannkraft
kommen. Jedoch gleitet die Endoberfläche 17a der Spannbuchse 17 dann
auf die Oberfläche
des Druckstücks 19,
um dadurch eine Verformung, wie beispielsweise eine Torsionsverformung,
der Spannbuchse 17 zu verhindern.
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Wenn
die Spannbuchse 17 in einem gespannten Zustand entgegen
dem Uhrzeigersinn rotiert wird, bewegt sich die Rollen haltende
Buchse 14 zum spitzen Ende der Futterbuchse 13 hin,
und die Spannbuchse 17 bewegt sich ebenfalls in dieselbe Richtung.
Daher wird der Durchmesser der Futterbuchse 13 in seiner
ursprünglichen
Größe wiederhergestellt,
so daß die
auf das Werkzeug 20 angewendete Spannkraft gelöst wird.
Dies ermöglicht
es, das Werkzeug 20 aus der Futterbuchse 13 zu
entfernen oder durch ein anderes Werkzeug zu ersetzen.
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Das
in den 4 und 5 gezeigte Spannfutter ist identisch
mit dem zuvor gezeigten und beschriebenen, außer daß in der Endoberfläche 12a des
Flansches 12 gegenüber
dem sich verjüngenden Schaftabschnitt,
am unteren Abschnitt der Futterbuchse 13, durch welches
die Futterbuchse 13 mit dem Flansch 12 verbunden
ist, eine Nut 22 mit einer vorgegebenen Tiefe (etwa 2 bis
5 mm) gebildet ist, so daß die
Nut 22 entlang dem äußeren Umfang
der Futterbuchse 13 verläuft, um eine ringartige Form
zu bilden. Die ringförmige
Nut 22 ermöglicht,
daß die Futterbuchse 13 zur
Seite des Flansches 12 hin erstreckt wird, ohne die Werkzeuglänge L1 des
Haltekörpers 10 zu ändern.
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Aufgrund
der oben beschriebenen Struktur wird die radial nach innen gerichtete
elastische Verformung der Futterbuchse 13 in einem unteren
Endbereich in der Nähe
des Flansches 12 im wesentlichen gleich der Verformung
in dem übrigen
Bereich der Futterbuchse 13.
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Da
die übrigen
Abschnitte mit denen des in den 1 bis 3 gezeigten Spannfutters identisch sind,
werden diese Abschnitte mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet,
und die Wiederholung ihrer Beschreibung entfällt.
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Das
Spannfutter der 4 und 5 weist die
gleiche Funktion zur Verhinderung von Verformungen wie das Spannfutter
der 1 bis 3 auf. Das heißt, selbst
wenn aufgrund eines nach Erreichen der Angrenzung fortgesetzten
Festzieh-Vorgangs eine übermäßige Spannkraft
angewendet wird, kann eine Verformung, wie beispielsweise eine Torsionsverformung,
der Spannbuchse 17 verhindert werden, da die Endoberfläche 17a der
Spannbuchse 17 auf der Oberfläche des Druckstücks 19 gleitet.
Außerdem kann
die Spannbuchse 17 ohne Notwendigkeit einer großen Festziehkraft
mit Leichtigkeit festgezogen werden, bis die Endoberfläche 17a der
Spannbuchse an die Endoberfläche 12a des
Flansches angrenzt, wodurch eine hinreichend große Spannkraft auf den Werkzeugschaft 20A in
einem Bereich angewendet werden kann, welcher dem unteren Ende der
Futterbuchse 13 entspricht, durch welches die Futterbuchse 13 mit
dem Flansch 12 verbunden ist. Zudem kann die radial nach
innen gerichtete elastische Verformung der Futterbuchse 13 in
einem unteren Endbereich in der Nähe des Flansches 12 im
wesentlichen der Verformung in dem übrigen Bereich angeglichen werden.
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Ferner
wird, da eine hinreichend große Spannkraft
auf den Werkzeugschaft 20A am unteren Ende der Futterbuchse 13 angewendet
werden kann, durch welches die Futterbuchse 13 mit dem
Flansch 12 verbunden ist, das Werkzeug 20 daran
gehindert, eine Biegebewegung in der Nähe des spitzen Endes der Futterbuchse 13 zu
verursachen, selbst wenn schwere Schnitte ausgeführt werden. Ferner kann diese
Struktur Reibung zwischen der äußeren Umfangsfläche des
Werkzeugschafts 20A und der inneren Wandoberfläche der
Futterbuchse 13 verhindern, um dadurch eine Beschädigung der äußeren Umfangsfläche des
Werkzeugschafts 20A und der inneren Wandoberfläche der
Futterbuchse 13 zu vermeiden.
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Nachfolgend
wird das Spannfutter gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 6 bis 8 beschrieben.
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In 6 werden
mit den in den 1 bis 5 gezeigten
Strukturelementen identische Strukturelemente mit den gleichen Bezugszeichen
bezeichnet, und die Wiederholung ihrer Beschreibung entfällt. Es
werden vor allem Abschnitte beschrieben, welche sich von denen in
den 1 bis 5 unterscheiden.
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Die
Besonderheit des Spannfutters gemäß den 6 bis 8 liegt darin, daß die ringförmige Nut 22 in der
Endoberfläche
des Flansches 12 derart gebildet ist, daß die effektive
Länge der
Futterbuchse 13 erhöht
ist, und daß ein
Druckstückhalter 23 vorgesehen
ist, um Spiel oder Bewegung des Druckstücks 19 in axialer
Richtung zu verhindern.
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Bei
dem Spannfutter der 6 bis 8 ist
der Druckstückhalter 23 in
die mittlere Öffnung
des Druckstücks 19 eingesetzt.
Der Druckstückhalter 23 weist
eine Öffnung
auf, um den Durchtritt der Futterbuchse 13 durch ihn hindurch
zu ermöglichen,
und einen gestuften Abschnitt 23a, welcher ausgehend von einem
ersten Ende des Druckstückhalters 23 zum Eingriff
mit dem Kantenabschnitt der mittleren Öffnung des Druckstücks 19 verläuft. Ein
elastisches Element 24, wie beispielsweise ein O-Ring,
ist in eine an einem zweiten Ende des Druckstückhalters 23 gebildete
Umfangsnut eingesetzt. Wenn das zweite Ende des Druckstückhalters 23 in
die Nut 22 eingesetzt ist, greift das elastische Element 24 in
die Wandfläche
der Nut 22 ein, um dadurch eine Axialbewegung des Druckstückhalters 23 zu
verhindern.
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Dementsprechend
wird das in den gestuften Abschnitt 23a des Druckstückhalters 23 eingreifende Druckstück 19 nach
Festziehen der Spannbuchse 17 am Spiel oder einer Bewegung
in axialer Richtung gehindert.
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In
den 6 bis 8 ist ein radial äußerer Abschnitt
der Endoberfläche 17a der
Spannbuchse 17, welcher in Kontakt mit dem Druckstück 19 kommt,
in axialer Richtung erhöht,
um einen erhöhten
Abschnitt 17b zu bilden. Somit steht der erhöhte Abschnitt 17b mit
einem radial äußeren Abschnitt
des Druckstücks 19 in
Kontakt.
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Nachfolgend
wird ein Spannfutter gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 9 bis 11 beschrieben.
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In 9 werden
mit den in den 1 bis 8 gezeigten
Strukturelementen identische Strukturelemente mit den gleichen Bezugszeichen
bezeichnet, und die Wiederholung ihrer Beschreibung entfällt. Hauptsächlich werden
nur Abschnitte beschreiben, welche sich von denen in den 1 bis 8 unterscheiden.
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Die
Besonderheit des Spannfutters gemäß den 9 bis 11 liegt
in der Form der Futterbuchse 13. Die Futterbuchse 13 weist
einen Abschnitt 13b mit größerem Durchmesser auf, welche ausgehend
von dem Flansch 12 in der Richtung gegenüber dem
Schaftabschnitt verläuft,
und einen Abschnitt mit kleinerem Durchmesser, welche ausgehend
von dem Abschnitt 13b mit großem Durchmesser über einen
gestuften Abschnitt 13c verläuft. Die Spannbuchse 17 ist
auf den äußeren Umfang
des Abschnitts mit kleinem Durchmesser der Futterbuchse 13 über Nadelrollen 16 aufgesetzt.
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Eine
ringförmige
Nut 22 ist in dem gestuften Abschnitt 13c derart
gebildet, daß eine
innere Wandfläche
im wesentlichen mit dem äußeren Umfang
des Abschnitts mit kleinem Durchmesser der Futterbuchse 13 fluchtet.
Das das Druckstück 19 tragende
zweite Ende des Druckstückhalters 23 ist
in die Nut 22 eingesetzt. Somit wird durch die Wirkung
des elastischen Elements 24 eine Axialbewegung des Druckstückhalters 23 verhindert.
Zudem fluchtet bei der vorliegenden Ausführungsform die äußere Umfangsfläche des
Abschnitts 13b mit großem
Durchmesser der Futterbuchse 13 mit der äußeren Umfangsfläche der
Spannbuchse 17.
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Da
die übrige
Struktur identisch mit denen der oben beschriebenen Spannfutter
ist, entfällt
eine Beschreibung derselben. Es ist zu erwarten, daß das Spannfutter
der 9 bis 11 die gleichen Maßnahmen
und Wirkungen ermöglicht
wie die oben beschriebenen Spannfutter.
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Selbstverständlich sind
im Licht der obigen Lehre zahlreiche Modifikationen und Variationen
der vorliegenden Erfindung möglich.
Es sollte daher davon ausgegangen werden, daß die vorliegende Erfindung
auf andere Weise als ausdrücklich
hier beschrieben umgesetzt werden kann.
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In
dieser Beschreibung hat das Verb "umfassen" seine normale Wörterbuchbedeutung, um ein nicht
ausschließliches
Einschließen
zu bezeichnen. Das heißt,
die Verwendung des Wortes "umfassen" (oder eines beliebigen
davon abgeleiteten Wortes) zum Einschließen eines oder mehrerer Merkmale schließt nicht
die Möglichkeit
aus, daß auch
weitere Merkmale eingeschlossen sind.