DE69022006T2 - Werkzeugspannfutter zur Ausrüstung einer drehenden Maschine, insbesondere einer Bohrmaschine. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Werkzeugspannfutter zur Ausrüstung einer drehenden Maschine, wie z.B. einer Bohrmaschine oder einer Maschine zum Festschrauben-Losschrauben, mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 (siehe EP-A-0 300 375).
• Spannfutter werden am häufigsten verwendet zur Befestigung eines Bohrereinsatzes oder Bohrers oder eines Schraubendreheransatzes an einer Motorwelle. Eine erste Möglichkeit zur Durchführung der Befestigung des zylindrischen Endstücks eines Werksstücks an dem Werkzeugspannfutter besteht darin, dieses mit einem Zahnstangensystem auszustatten, das mit Hilfe eines Schlüssels das Festspannen der Spannbacken an dem Werkzeug vor der Verwendung der Maschine gestattet. Die Zahnstange sichert den Drehantrieb bezüglich des Körpers eines ihn umgebenden Mantels, an dessen Innenfläche eine Mutter befestigt ist, deren inneres Gewinde mit dem äußeren Gewinde der Spannbacken zusammenwirkt. Diese Lösung ist zwar vom praktischen Standpunkt aus betrachtet zufriedenstellend, doch weist sie den Nachteil auf, daß sie die Verwendung eines Schlüssels erfordert, der oft von dem Benutzer entfernt ist. Diese Verwendung eines Schlüssels ist noch zwingender in sogenannten kabellosen Bohrmaschinen, das heißt solchen, die von Batterien gespeist werden, die ein fester Bestandteil des Körpers der Maschine sind, was ihnen eine sehr wichtige Mobilität verleiht. Diese kabellosen Maschinen oder Bohrmaschinen sind im allgemeinen mit Schlüssel-Spannfuttern zum Halten der Werkzeuge ausgerüstet. Diese Art von Spannfutter ermöglicht die Verwendung in beiden Drehrichtungen und das Hindurchführen einer axialen Schraube zur Blockierung des Spannfutters auf der Spindel der Bohrmaschine, wenn die Drehrichtung der Motorwelle dazu neigt, ihr gegenüber das Spannfutter zu lösen. Es gibt Spannfutter, die ein zufriedenstellendes Festspannen des Werkzeugs ermöglichen, ohne daß die Verwendung eines Schlüssels notwendig ist.
• Eine erste Lösung besteht darin, am hinteren Ende des Drehantriebmantels der Betätigungsmutter der Spannbacken mehrere Zähne und einen Ring einzurichten, der auf den Körper konzentrisch montiert ist und von dem Mantel unter der Einwirkung einer Feder axial beabstandet gehalten wird, die mindestens einen Zahn gegenüber dem Mantel enthält. Dieser Ring ist frei drehbar um den Körper montiert. Zum Festspannungen oder Lösen des Werkzeugs geht man in der Praxis so vor, daß der Benutzer den Ring ergreift und ihn nach vorne bewegt, damit dessen Zähne mit den Zähnen des Mantels in Eingriff kommen, während er gleichzeitig den Körper des Spannfutters ausgehend von der Motorwelle in der einen oder der anderen Richtung in Drehung versetzt. Es entsteht eine relative Drehbewegung der gegenwirkenden Zähne des Rings des Mantels, die eine Reihe von Stößen verursacht, die das Festspannen oder Lösen der Spannbacken je nach der gewünschten Drehrichtung fördern.
• Bei einem anderen bekannten Spannfutter hat der Mantel an seinem Vorderende einen Teil, der die Form eines radialen Kragens hat, von dem mehrere nach hinten weisende Rastkerben hervorstehen. Andererseits ist auf die Mutter zur Betätigung der Spannbacken ein Ring aufgepreßt, der nach vorne gerichtete Rastkerben aufweist und mit den Rastkerben des Mantels in Eingriff kommen kann.
• Eine sich auf den Körper des Spannfutters stützende Feder hält die jeweiligen Rastkerben des Rings und des Mantels miteinander in Eingriff, so daß eine gewisse Kraft nicht erzielt wird.
• In der Praxis reicht es, wenn der Benutzer zum Festspannen oder Lösen der Spannbacken manuell für eine Blockierung der Drehung des Mantels sorgt und die Motorwelle in der einen oder der anderen Richtung betätigt. Hieraus ergibt sich eine Reihe von Stößen, die von den Randkerben des Rings auf die Randkerben des Mantels ausgeübt werden, wodurch je nach Fall das Festspannen oder das Lösen gefördert wird.
• Dennoch weisen diese beiden bekannten Werkzeugspannfutter eine komplexe Struktur auf, die zu erhöhten Herstellungskosten und einem sehr großen Platzbedarf führt.
• Eine weitere Lösung wird in der EP-A-0 300 375 angegeben, die sich auf ein Spannfutter bezieht, das eine sehr feine Ganghöhe für die Spannbacken und eine Reihe kleiner Kugeln, die zwischen der Mutter und dem Körper angeordnet sind, verwendet, wobei dieses letztere Merkmal, nämlich die Zwischenschaltung kleinerer Kugeln zwischen der Mutter und dem Körper, bei industriellen Werkzeugspannfuttern schon bekannt ist. Das in dieser Schrift beschriebene Werkzeugspannfutter hat den Nachteil, daß es keine vollkommene Lokkerungsbeständigkeit hat und sowohl für das Festspannen als auch das Lösen aufgrund der Feinheit der Ganghöhe schwierig zu bedienen ist und letztendlich einen großen Außendurchmesser des Spannfutters benötigt, um eine gutes Festspannen zu erzielen.
• Spannfutter mit einem Anschlag für innere kleine Kugeln haben den Nachteil, daß sie bei einer Drehung nach links nicht verwendet werden können, den Durchtritt einer mittigen Schraube zur Blockierung des Werkzeugspannfutters auf der Spindel der Maschine nicht ermöglichen und sich bei starken Schwingungen bei Schlagarbeiten lösen.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diesen Nachteilen abzuhelfen.
• Hierfür weist das betreffende Spannfutter eine Bauart auf, mit einem auf einer Motorachse der Maschine befestigten Körper, in welchem mehrere, in Bohrungen gleitbare und nach vorne konvergierende Spannbacken montiert sind, und einem den Körper umgebenden und schwenkbar um ihn herum montierten Mantel, wobei diese Spannbacken einen äußeren, mit einem Gewinde versehenen Teil aufweisen, der mit einer die Spannbacken umgebenden Mutter im Eingriff ist und mit dem den Körper umgebenden Mantel einstückig verbunden ist, einer Reihe kleiner Kugeln, die zwischen der nach hinten gerichteten Fläche der Mutter und dem Körper des Futters angeordnet sind, wobei die kleinen Kugeln auf der der Mutter gegenüberliegenden Seite gegen einen Ring aus einem harten Material, wie z.B. einem Stahl, anliegen, dadurch gekennzeichnet, daß der als Auflage der kleinen Kugeln dienende Ring seinerseits gegen einen Ring aus synthetischem Material anliegt, der Dämpfungseigenschaften besitzt und an dem Körper feststehend ist.
• Die kleinen Kugeln erleichtern das Festspannen des Werkzeugspannfutters bis zu einem zufriedenstellenden Blokkierzustand der Spannbacken auf dem Werkzeug, und zwar ohne äußere Hilfe, während der Ring aus synthetischem Material jegliches versehentliche Lösen des Werkzeugs während der Bohr- oder Schlagarbeiten verhindert.
• Gemäß einem Merkmal einer Ausführungsform der Erfindung besteht der Ring, auf dem die kleinen Kugeln sitzen, aus Stahl.
• Gemäß einer anderen Ausführungsform besteht der zwischen dem Ring aus hartem Material und dem Körper sitzende Ring aus einem unter der Marke ZYTEL ST bekannten 6-6-Polyamid.
• Gemäß einem vorteilhaften Merkmal weist der Körper eine Umfangsvertiefung auf, die jeweils zur Aufnahme der Reihe kleiner Kugeln, des Rings aus einem harten Material und des Rings aus synthetischem Material dient, wobei diese Vertiefung nach äußern offen ist und die in ihr sitzenden Elemente in ihr von einem Mantel gehalten werden, der den Körper umgibt und an ihm feststehend ist.
• Außer der einfachen Herstellung dieses Spannfutters gestattet es diese Lösung, durch Rändeln oder Sicken dieses Mantels sowie des mit der Mutter verbundenen Mantels die Handhabung des Spannfutters durch den Benutzer zu vereinfachen.
• Darüber hinaus umfaßt das Spannfutter eine axial ausgerichtete und im Kontakt mit den kleinen Kugeln angeordnete Hülle, die sich auf der radial innenliegenden Seite des Körpers befindet. Diese Hülle verhindert jegliche Gefahr eines Eindringens der kleinen Kugeln in die Sitze der Spannbacken.
• Gemäß einem vorteilhaften Merkmal ist die Ganghöhe der Mutter und der Spannbacken etwa 1 bis 1,5. Es handelt sich dabei um eine Ganghöhe, die nicht zu fein ist und somit nicht eine zu große Anzahl von Drehungen benötigt, um die Funktionen des Festspannens und Lösens eines Werkzeugs durchzuführen, die aber ausreichend gering ist, um ein rein manuelles Festspannen leicht zu ermöglichen.
• Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Werkzeugspannfutters ist ein Ring aus hartem Material, wie z.B. aus Stahl, zwischen der kleinen Kugeln der Mutter angeordnet. Dieses Teil hält die kleinen Kugeln während des Zusammenbaus am Platz und trägt zum guten Funktionieren des Werkzeugspannfutters bei, weil sein Oberflächenzustand besser ist als derjenige der Mutter.
• Ein gutes Verständnis der Erfindung ergibt sich mit Hilfe der folgenden Beschreibung anhand der beigefügten schematischen Zeichnung, deren einzige Figur eine Ansicht des Spannfutters im Längsschnitt zeigt.
• Das in der Zeichnung dargestellt Spannfutter umfaßt einen Körper 2 mit einer axialen Bohrung 3, an deren einem Ende ein Innengewinde 4 eingearbeitet ist, das die Befestigung einer in der Zeichnung nicht dargestellten Maschine an der mit einem Gewinde versehenen Motorwelle ermöglicht. Wie gezeigt, weist die axiale Bohrung 3 einen mittigen verengten Teil auf, der den Eingriff einer nicht dargestellten Schraube ermöglicht, die zur Blockierung des Spannfutters auf der Welle der Maschine dient, um ihr Lösen zu ermöglichen, wenn die Motorwelle in einer Richtung angetrieben wird, was zum automatischen Lösen des Spannfutters führt.
• Im Innern des Körpers sind drei zueinander winkelmäßig um 120º versetzte Bohrungen 5 eingearbeitet, die von außen nach innen und von dem Ende des Spannfutters mit dem Teil 4 mit Innengewinde zu seinem anderen Ende geneigt sind. Die Bohrungen 5 münden übrigens an diesem anderen Ende, um eine gegebenenfalls stattfindende Verschiebung der Spannbacken 6 zu ermöglichen. Jede Spannbacke 6 hat in ihrem hinteren Teil einen äußeren, mit Gewinde versehenen Teil 7, der mit einer Mutter 8 in Eingriff ist, die ihrerseits außen von einem auf diese Mutter aufgeschrumpften Mantel 9 umgeben ist
• Gemäß einem wesentlichen Merkmal der Erfindung befindet sich zwischen der Mutter 8 und dem Körper 2 ein Stapel aus drei Arten von Elementen. Es sind vor allem kleine Stahl kugeln 10, die einerseits auf der Mutter 8 und andererseits auf einem parallel zu der Mutter verlaufenden Stahlring 12 sitzen, wobei der Ring seinerseits auf einem Ring aus synthetischem Material sitzt, mit dem der Körper 2 überzogen ist. Dieser Ring 13 besteht vorteilhafterweise aus 6-6-Polyamid des Typs ZYTEL ST. Es ist ein Material, das, obwohl es ausreichend hart ist, ausgezeichnete Dämpfungseigenschaften besitzt, wobei die Härte für ein gutes Festspannen des Werkzeugs im Verlaufe der Handhabung des Spannfutters wichtig ist. Die drei Reihen von Elementen 10, 12 und 13 sitzen im Innern einer in den Körper eingearbeiteten Vertiefung 14, die auf der Seite der Mutter 8 und der äußeren Seite offen ist. Um die Elemente in dieser Vertiefung 14 zu halten, ist ein Mantel 15 auf dem Körper befestigt. Der Mantel 15 hat, wie auch der Mantel 9, eine äußere Fläche, die seine Handhabung erleichtert, wie z.B. eine Riffelung oder Furchen.
• Wie in der Zeichnung gezeigt, befindet sich ein Stahlring 16 zwischen der Mutter 8 und den kleinen Kugeln 10. Darüber hinaus befindet sich eine Hülle 17 zwischen den kleinen Kugeln 10 und dem Körper 2 auf der radial zum Inneren des Körpers gedrehten Seite der kleinen Kugeln.
• Das Funktionsweise des Spannfutters ist wie folgt:
• Um ein Werkzeug, wie z.B. einen Bohrer, festzuspannen, hält der Benutzer mit einer Hand den Mantel 15 fest, während er mit Hilfe der anderen Hand den Mantel 9 dreht, der mit der Mutter 8 verbunden ist. Wenn die Spannbacken 6 mit dem Werkzeug in Berührung sind, kommt es zu einer Blockierung des Spannfutters durch die von dem Benutzer angelegte Kraft, um den Mantel 8 zu drehen.
• Zur Lösung des Spannfutters und zur Entfernung des Werkzeugs von ihm, führt der Benutzer die Drehung des Mantels 9 in der entgegengesetzten Richtung durch.
• Wie man aus dem vorhergehenden sieht, führt die Erfindung zu einer großen Verbesserung des Stands der Technik, indem sie ein Spannfutter mit einfachem Aufbau bereitstellt, das hervorragende Festspanneigenschaften eines Werkzeugs besitzt, ohne daß man einen Schlüssel benutzen muß, und das sich beim Einsatz nicht löst.
• Es versteht sich von selbst, daß die Erfindung nicht auf die einzige Ausführungsform dieses oben beispielhaft beschriebenen Spannfutters beschränkt ist. Insbesondere können die die Ringe 12 und 13 bildenden Materialien andersartig sein, oder aber könnte die Struktur der die Elemente 10, 12 und 13 aufnehmenden Vertiefung 14 andersartig sein.

Claims (6)

1. Werkzeugspannfutter zur Ausrüstung einer drehenden Maschine, insbesondere einer Bohrmaschine, mit einem auf einer Motorachse der Maschine befestigten Körper (2), in welchem mehrere, in Bohrungen gleitbare und nach vorne konvergierende Spannbacken (6) montiert sind, und einem den Körper umgebenden und schwenkbar um ihn herum montierten Mantel (9), wobei diese Spannbacken einen äußeren, mit einem Gewinde versehenen Teil aufweisen, der mit einer die Spannbacken umgebenden Mutter (8) im Eingriff ist und mit dem den Körper umgebenden Mantel (9) einstückig verbunden ist, einer Reihe kleiner Kugeln (10), die zwischen der nach hinten gerichteten Fläche der Mutter und dem Körper des Futters angeordnet sind, wobei die kleinen Kugeln (10) auf der der Mutter gegenüberliegenden Seite gegen einen Ring (12) aus einem harten Material, wie z.B. einem Stahl, anliegen, dadurch gekennzeichnet, daß der als Auflage der kleinen Kugeln dienende Ring (12) seinerseits gegen einen Ring (13) aus synthetischem Material anliegt, der Dämpfungseigenschaften besitzt und an dem Körper feststehend ist.

2. Futter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen dem Ring (12) aus hartem Material und dem Körper (2) angeordnetete Ring (13) aus einem 6-6-Polyamid besteht.

3. Futter nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (2) eine Umfangsvertiefung (14) aufweist, die jeweils zur Aufnahme der Reihe kleiner Kugeln (10), des Rings (12) aus einem harten Material und des Rings (13) aus synthetischem Material dient, wobei diese Vertiefung nach außen offen ist und die in ihr sitzenden Elemente in ihr von einem Mantel (15) gehalten werden, der den Körper umgibt und an ihm feststehend ist.

4. Futter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ganghöhe der Mutter (8) und der Spannbacken (6) etwa 1 bis 1,50 ist.

5. Futter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ring (16) aus einem harten Material, wie z.B. aus Stahl, zwischen den kleinen Kugeln (10) und der Mutter (8) angeordnet ist.

6. Futter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es eine axial ausgerichtete und im Kontakt mit den kleinen Kugeln (10) angeordnetete Hülle (17) aufweist, die sich auf der radial innen liegenden Seite des Körpers befindet.