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Dokumentenidentifikation DE69505102T2 22.04.1999
EP-Veröffentlichungsnummer 0742742
Titel SCHAFTFRÄSERADAPTER MIT TORSIONVERMINDERUNGSPANNMUTTER UND SPANNHÜLSE
Anmelder Kennametal Inc., Latrobe, Pa., US
Erfinder LEWIS, David, L., Raleigh, NC 27615, US;
MOGILNICKI, Victor, D., Raleigh, NC 27615, US;
PRESBY, Thomas, J., Raleigh, NC 27615, US
Vertreter Prinz und Kollegen, 81241 München
DE-Aktenzeichen 69505102
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, ES, FR, GB, IT, LI, NL, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 17.01.1995
EP-Aktenzeichen 959085622
WO-Anmeldetag 17.01.1995
PCT-Aktenzeichen US9500699
WO-Veröffentlichungsnummer 9521038
WO-Veröffentlichungsdatum 10.08.1995
EP-Offenlegungsdatum 20.11.1996
EP date of grant 30.09.1998
Veröffentlichungstag der Übersetzung europäischer Ansprüche 15.05.1997
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.04.1999
IPC-Hauptklasse B23B 31/20
IPC-Nebenklasse B23B 31/00   

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Diese Erfindung betrifft allgemein Werkzeughalter nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Ein Werkzeughalter dieses Typs kann insbesondere für einen Schaftfräser vorgesehen sein, der ein allgemein zylindrisches Schneidwerkzeug ist, das um seinen Außenumfang mehrere Schneidkanten aufweist. Der Schaftfräser umfaßt gewöhnlich einen zylindrischen Schaft, der in eine axiale Bohrung eines Werkzeughalters paßt. Der Schaftfräserschaft muß für Präzisionsschneidoperationen innerhalb der Werkzeughalterbohrung sicher und konzentrisch angebracht werden. Zu diesem Zweck wurden verschiedene Mechanismen zum Sichern des Schaftfräsers und des Werkzeughalters gegen eine axiale Bewegung und gegen eine Drehung des Schaftfräsers bezüglich des Halters entwickelt. Ein Sicherungsmechanismus aus dem Stand der Technik verwendet eine Stellschraube, die in der Wand des Halters in Gewindeeingriff steht und gegen eine Flachstelle angezogen ist, die am Schaft des Schaftfräsers gebildet ist. Leider erzeugt die radiale Stellschraube ein Ungleichgewicht in dem Halter, das bei der Benutzung insbesondere bei hohen Drehzahlen unerwünschte Vibrationen und exzentrische Bewegungen des Werkzeugs erzeugt. Ein weiterer Sicherungsmechanismus aus dem Stand der Technik war die Kombination aus einer Spannpatrone und einem Spannfutter. Eine kegelförmige Spannpatrone mit einer axialen Bohrung zum Aufnehmen des Schafts des Schaftfräsers wird von einer Spannmutter radial zusammengedrückt, die über ein Gewinde mit dem Körper des Werkzeughalters verbunden ist. Theoretisch klappt die Spannpatrone um ihren Umfang gleichmäßig zusammen, so daß der Schaft des Werkzeugs genau im Zentrum des Halters positioniert ist. Ein nicht herausziehbarer Keil kann in Kombination mit der Spannpatrone verwendet werden, um eine axiale Bewegung und eine Drehbewegung des Schafts des Schaftfräsers relativ zu dem Innenraum der Spann patrone zu verhindern. Eine Anordnung mit Spannpatrone und Spannfutter diese Typs ist in der US-Patentschrift 4,341,006 (Starn) offenbart. Allerdings erfordern die Grenzflächen des Spannpatronen- und Spannfutterkörpers eine sehr genaue Bearbeitung, was sich in wesentlichen Herstellungskosten niederschlägt. Darüber hinaus begrenzen die kumulierten Toleranzen zwischen den Teilen insgesamt den erreichbaren Genauigkeitsgrad.

Um die Nachteile in Verbindung mit der Verwendung der Stellschrauben und Spannpatronen- und Spannfuttermechanismen aus dem Stand der Technik zu überwinden, entwickelten bei Kennametal Inc. beschäftigte Ingenieure einen Werkzeughalter mit einer integralen Spannpatrone, der in der US-Patentschrift 5,234,296 von Presby und Mogilnicki beschrieben und beansprucht ist und die Merkmale des Oberbegriffs von Anspruchs 1 aufweist. Die zusammenklappbaren Segmente der Spannpatrone in dem 296er-Patent werden gebildet, indem Längsschlitze in eine einstückig gebildete, kegelstumpfförmige Schürze geschnitten werden, die sich von dem kegelförmigen Schaft des Werkzeughalters nach unten erstreckt. Die Längsschlitze erstrecken sich nicht ganz zu den Enden der Spannpatronensegmente, wodurch als Effekt ein kontinuierlicher Bindering gebildet ist, der integral an die distalen Enden aller Spannpatronensegmente anschließt. Die Basis der sich daraus ergebenden Spannpatrone wird dann mit einem Gewinde versehen, um das mit einem Gewinde versehene Innere der Spannmutter aufzunehmen. Die sich ergebende Spannpatrone ist leicht und kostengünstig herzustellen, und der kontinuierliche Bindering, der die distalen Enden der Spannpatronensegmente miteinander verbindet, liefert für eine verbesserte Genauigkeit eine stärkere Steifigkeit am äußeren Ende der Spannpatrone. Bei der Benutzung wird eine allgemein rohrförmige Spannmutter mit einem Innengewindedurchmesser über die Gewinde an der Basis der Spannpatrone geschraubt, um die Spannpatronensegmente radial nach innen abzulenken und den Schaft eines Schaftfräsers oder eines anderen Werkzeugs einzuspannen.

Der in dem 296er-Patent offenbarte und beanspruchte Werkzeughalter stellt zwar auf diesem Gebiet einen wesentlichen Fortschritt dar, die Erfinder bemerkten aber mehrere Bereiche, in denen diese Spannpatrone verbessert werden könnte. So verbessert die höhere Steifigkeit der durch die Längsschnitte in dem kegelstumpfförmigen Spannpatronenkörper gebildeten Spannpatronensegmente zwar tatsächlich die Genauigkeit, mit der diese Vorrichtung den Schaft eines Schaftfräsers einspannt und zentriert, aber die resultierende Steifigkeit der Spannpatronensegmente erhöht auch den Drehmomentbetrag, der zum Drehen der Spannmutter erforderlich ist, um die Segmente geeignet radial in festen Eingriff mit einem Werkzeugschaft durchzubiegen. Außerdem kann wie bei anderen Spannpatronen-Spannfuttermechanismen aus dem Stand der Technik fehlgeleitetes Kühlmittel in den Spannfuttermechanismus gesprüht werden und zwischen den Werkzeugschaft und die Innenfläche der Spannpatrone fließen. Die Anwesenheit von flüssigem Kühlmittel zwischen der Innenfläche der Spannpatrone und dem darin befestigten Werkzeugschaft ist unerwünscht, da es die erwünschte Reibeinspannung zwischen diesen Komponenten stören kann.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, einen verbesserten Werkzeughalter des Typs vorzusehen, der eine integrale Spannpatrone verwendet, in der die Spannmutter gedreht werden kann, um die Spannpatronensegmente lediglich mit niedrigen oder mäßigen Drehmomentbeträgen radial zusammenzudrücken, um einen raschen und einfachen Austausch der Werkzeuge in der Spannpatrone zu vereinfachen. Eine solche verbesserte Spannpatrone würde idealerweise ferner eine Einrichtung aufweisen, um zu verhindern, daß Kühlmittelströme in den Raum zwischen dem Werkzeugschaft und der Innenfläche der Spannpatrone eindringen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Diese Aufgabe ist mit einem Werkzeughalter des oben erwähnten Typs gelöst, der die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 aufweist.

Allgemein ist die Erfindung von dem Typ mit einer integralen Spannpatrone, der eine verbesserte, das Drehmoment reduzierende Spannmutter- und Spannpatronengrenzfläche sowie Dichtungsringe aufweist, um das Eindringen von fehlgeleiteten Flüssigkeiten und Schmutzstoffen zu verhindern. Bei der Drehmoment reduzierenden Grenzfläche weisen entweder die Spannmutterinnenfläche oder die Außenflächen der Spannpatronensegmente einen Eingriffsteil, um die Spannpatronensegmente keilartig nach innen zu biegen, wenn die Spannmutter gedreht wird, sowie einen Nichteingriffsteil auf, in dem die Spannpatronensegmente und die Spannmutter nicht miteinander in Kontakt gelangen, um die Bindekräfte zu reduzieren, die nach den Beobachtungen der Anmelder weitgehend für das Drehmoment verantwortlich sind, das zum Drehen der Spannmutter erforderlich ist. Der Nichteingriffsteil ist zwischen dem Eingriffsteil und den am Schaft montierten Enden der Spannpatronensegmente angeordnet und verhindert, daß zwischen den Außenflächen der am Schaft montierten Enden der Spannpatronensegmente und der Spannmutterinnenfläche eine Bindung stattfindet.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist der Eingriffsteil an der Außenfläche der Spannpatronensegmente durch einen zentral angeordneten Teil gebildet, der bezüglich der Innenfläche der Spannmutter erhaben ist, und der Nichteingriffsteil kann durch die Anwesenheit von nicht erhabenen, kegelstumpfförmigen Flächen an beiden Seiten des zentralen, erhabenen Teils gebildet sein. Der zentral angeordnete, erhabene Teil kann eine kegelstumpfförmige Fläche sein, die im gleichen Winkel wie das kegelstumpfförmige Innere der Spannmutter geneigt ist, während die Nichteingriffsteile aus kegelstumpfförmigen Flächen gebildet sein können, die in einem größeren Winkel und weniger als die Neigung der Fläche der Spannmutter geneigt sind. Der zentrale Eingriffsteil jedes Spannpatronensegments ist bevorzugt in einem Winkel von etwa 4º zu der Drehachse geneigt, was der gleiche Neigungswinkel wie bei der Innenfläche der Spannmutter ist, während die Nichteingriffsteile in einem Winkel von 4¹/&sub2;º bzw. 3¹/&sub2; º geneigt sind.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die Außenfläche jedes der Spannpatronensegmente im Querschnitt derart gekrümmt, daß die Mitte des gekrümmten Abschnitts den Eingriffsteil bildet, während die abgerundeten Seiten des Abschnitts Nichteingriffsteile bilden.

Bei einer dritten Ausführungsform der Erfindung bildet die Innenfläche der Spannmutter und nicht die Außenflächen der Spannpatronensegmente die Eingriffs- und Nichteingriffsteile. Bei dieser Ausführungsform sind zwar sowohl die Innenflächen der Spannmutter als auch die Außenflächen der Spannpatronensegmente kegelstumpfförmig und im gleichen Winkel geneigt, aber die Eingriffs- und Nichteingriffsteile sind durch mehrere breite Nuten gebildet, die den Innendurchmesser der Spannmutter umschließen. Die Nuten bilden zwei zentrale Stege, die die Eingriffsteile der Grenzfläche bilden, sowie drei Nichteingriffsteile, von denen einer zwischen den Stegen und den an dem Schaft montierten Enden der Spannpatronensegmente gebildet ist.

Bei allen drei Ausführungsformen wird durch die Anwesenheit eines Nichteingriffsteils in dem Bereich zwischen den Außenflächen der am Schaft montierten Enden der Spannpatronensegmente und der Spannmutterinnenfläche vorteilhaft der Drehmomentbetrag reduziert, der zum Drehen der Spannmutter in eine Position benötigt wird, bei der die Spannpatronensegmente radial um einen Werkzeugschaft zusammengeklappt werden, indem die Reibungsbindekräfte aufgehoben werden, die ansonsten in diesem Bereich auftreten würden.

Um das zum Drehen der Spannmutter benötigte Drehmoment weiter zu reduzieren, kann die Erfindung auch zwei Paare von Nuten umfassen, die sowohl die am Schaft montierten Enden der Spannpatronensegmente als auch die gegenüberliegenden Enden dieser Segmente umschließen. Durch die Anwesenheit dieser Nuten wird die Kraft reduziert, die erforderlich ist, um die Segmente radial nach innen zu biegen.

Um schließlich zu verhindern, daß fehlgeleitetes Kühlmittel zwischen die Innenflächen der Spannpatronensegmente und den Schaft eines Werkzeugs eindringt, können zwei kreisförmige Dichtungselemente in Nuten sitzen, die im Innendurchmesser der Spannpatrone an jedem Ende der Spannpatronensegmente vorgesehen sind. Die Nuten, in denen diese ringförmigen Dichtungen sitzen, können auch die gleichen Nuten sein, die zur Verminderung der Kraft verwendet werden, die erforderlich ist, um die Spannpatronensegmente radial nach innen zu biegen.

KURZE BESCHREIBUNG EINIGER FIGUREN

Fig. 1 ist eine perspektivische Explosionsansicht des Schaftfräseradapters der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ist eine Querschnittseitenansicht des Schaftfräseradapters, die veranschaulicht, wie die Spannmutter funktioniert, um die Spannpatronensegmente um den Schaft eines Schaftfräsers radial zusammenzudrücken;

Fig. 3 ist eine Vergrößerung der Grenzfläche zwischen der Spannmutter und den Spannpatronensegmenten, die innerhalb der gestrichelten Ellipse von Fig. 2 enthalten sind, und die zur Vereinfachung ohne den Werkzeugschaft oder den Nichtausziehkeil gezeigt ist;

Fig. 4 ist eine vergrößerte Querschnittseitenansicht der Grenzfläche zwischen der Spannmutter und Spannpatronensegmenten bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 5 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht der Grenzfläche zwischen der Spannmutter und Spannpatronensegmenten bei einer dritten Ausführungsform der Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Unter Bezug auf Fig. 1 und Fig. 2, wobei die gleichen Ziffern in allen Zeichnungen die gleichen Bauteile bezeichnen, umfaßt der Schaftfräseradapter 1 der Erfindung an seinem oberen Ende einen kegelförmigen Schaft 3 und an seinem unteren Ende eine Spannpatrone 5. Der kegelförmige Schaft 3 kann entweder an der Drehspindel einer Fräs- oder Bohrmaschine oder dem sich nicht drehenden Revolverkopf einer (nicht gezeigten) Drehmaschine angebracht sein. Ein Flansch 6 trennt den kegelförmigen Schaft 3 von der Spannpatrone 5. Das obere Ende der Spannpatrone 5 ist einstückig mit dem Bodenende des Flansches 6 verbunden. Eine allgemein rohrförmige Spannmutter 7 umschließt die Außenfläche der Spannpatrone 5.

Im Betrieb wird der Schaft 9 eines Werkzeugs wie eines Schaftfräsers im Inneren der Spannpatrone 5 angeordnet, und die Spannmutter 7 wird axial über die Spannpatrone 5 des Adapters 1 geschraubt, um die Segmente der Spannpatrone 5 radial in einen engen Reibungseingriff gegen den Werkzeugschaft 9 zusammenzudrücken. Falls nicht speziell der Werkzeugschaft 9 genannt ist, wird als allgemeine Richtlinie auf den kegeligen Schaft 3 des Schaftfräseradapters Bezug genommen. Außerdem wird hier ein Schaftfräseradapter erläutert, während zu verstehen ist, daß die Spannpatronenanordnung bei jedem Werkzeughalter angewendet werden könnte, der zur Befestigung eines Werkzeugschafts verwendet wird.

Die Spannpatrone 5 hat einen kegelstumpfförmigen, schürzenartigen Körper 13 mit mehreren Längsschlitzen 15, die gleichmäßig um ihre Außenseite verteilt sind. Diese Schlitze 15 bilden elastische Spannpatronensegmente 17, die bezüglich der Drehachse des Schaftfräseradapters 1 radial elastisch sind. Schraubengewinde 19 umschließen, wie gezeigt, die am Schaft montierten Enden jedes der elastischen Spannpatronensegmente 17. Die gegenüberliegenden Enden der Spannpatronensegmente 17 sind mittels eines kontinuierlichen Binderings 21 einstückig verbunden, der dadurch gebildet ist, daß die Schlitze 15 kurz vor dem distalen Ende des Spannpatronenkörpers 13 aufhören. Die Innenfläche 23 der Spannpatrone hat die gleiche zylindrische Form wie der Werkzeugschaft 9, den sie aufnimmt, während ihre Außenfläche 25 ein kegelstumpfförmiges Profil hat, das zu einem im folgenden zu beschreibenden Zweck in der Form teilweise zu der Innenfläche der Spannmutter 7 komplementär ist.

Unter speziellem Bezug auf Fig. 2 umfaßt der Schaftfräseradapter 1 ferner einen nicht herausziehbaren Keil 27, der in einer komplementär geformten Kerbe 29 in dem Schaftfräserschaft 9 aufzunehmen ist. Durch zwei angrenzende Spannpatro nensegmente 17 ist eine Keilöffnung 31 vorgesehen, so daß der Keil 27 durch den Spannpatronenkörper 13 eingeführt werden kann, um mit dem Werkzeugschaft 9 in Kontakt zu gelangen. Eine Nut 33a umschließt die Außenflächen der Spannpatronen auf der gleichen Höhe wie die Keilöffnung 31. Ferner ist eine Nut 33b an den Außenflächen der Keilöffnung 31 vorgesehen, die sich dann mit der Nut 33a in den Spannpatronensegmenten 17 ausrichtet, wenn der Keil durch die Öffnung 31 und die Kerbe 29 im Werkzeugschaft 9 eingeführt wird. Die Nuten 33a,b nehmen einen elastischen O-Ring 35 auf, der den Keil 27 festlegt, wenn die Spannmutter 7 bei einem Werkzeugwechselvorgang mit der Spannpatrone 5 wiedervereinigt werden soll.

Die Spannmutter 7 hat einen allgemein rohrförmigen Körper 40 mit einem allgemein kegelstumpfförmigen Inneren 42. Das proximale Ende des Inneren 42 enthält mehrere Schraubengewinde 44, die mit den Schraubengewinden 19 in Eingriff gebracht werden können, die die am Schaft montierten Enden der Spannpatronensegmente 17 umschließen. Die Spannmutter 7 ist auf der Außenfläche 46 ebenfalls vorzugsweise kegelstumpfförmig ausgebildet. Die Außenfläche 46 könnte zwar ebensogut zylindrisch sein, die Ausbildung der Außenfläche 46 als Kegelstumpf ist jedoch werkstoffsparend und verringert das Gesamtgewicht der Spannmutter 7. Bei der bevorzugten Ausführungsform sind mehrere Vertiefungen 48 um die Außenfläche 46 herum vorgesehen, damit eine Bedienungsperson die Spannmutter 7 leichter fest mit der Hand fassen kann.

Die Grenzfläche zwischen der Spannpatrone 5 und der Spannmutter 7 bei der ersten Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 3 dargestellt. Bei der Grenzfläche bei dieser Ausführungsform weisen die Spannpatronensegmente 17 jeweils eine gestufte Außenfläche 49 mit einem proximalen Winkelabschnitt 50, einem mittleren Winkelabschnitt 52 und einem distalen Winkelabschnitt 54 auf. Die Winkelabschnitte 50, 52 und 54 weisen jeweils kegelstumpfförmige Oberflächen auf. Die Oberflächen der Winkelabschnitte 50, 52 und 54 sind um etwa 4¹/&sub2;º, 4º bzw. 3¹/&sub2;º zur Drehachse des Schaftfräseradapters 1 geneigt. Der mittlere Winkelabschnitt 52 bildet einen Eingriffsteil 56 zwischen der Spannpatrone 5 und der Spannmutter 7, während der proximale und der distale Winkelabschnitt 50 und 54 einen proximalen bzw. einen distalen Nichteingriffsteil 58 bzw. 60 bilden, die nicht mit dem kegelstumpfförmigen Inneren 42 der Spannmutter 7 in Kontakt gelangen. Da ein proximaler Nichteingriffsteil 58 zwischen dem Eingriffsteil 56 und den proximalen, am Schaft montierten Enden der Spannpatronensegmente 17 vorgesehen ist, wird in diesem Bereich das Auftreten von Bindekräften verhindert, die den Drehmomentbetrag stark erhöhen würden, der zum Drehen der Spannmutter 7 erforderlich wäre, um die Spannpatronensegmente 17 in engen Eingriff um den Schaft radial zusammenzudrücken. Der Eingriffsteil 56 der Spannpatrone 5 erstreckt sich bevorzugt über einen Mittelteil 52 jedes der Spannpatronensegmente 17 über eine Länge von etwa 20 bis 85% der Länge der gesamten Spannpatronenaußenfläche für alle Teile 50, 52, 54.

Eine ringförmige Abstandsausnehmung 62 ist an der Außenfläche des distalen Endes der integralen Spannpatrone 5 vorgesehen. Diese Ausnehmung 62 paßt in eine ringförmige Schulter 64, die um den Innendurchmesser des distalen Endes der Spannmutter 7 angeordnet ist, wenn die Spannmutter 7 axial in Richtung des Schafts 3 des Adapters 1 geschraubt wird. Um zu verhindern, daß fehlgeleitete Kühlmittelströme und andere Schmutzstoffe in den Raum zwischen der Innenfläche 42 der Spannmutter 7 und der abgestuften Außenfläche 49 der Spannpatronensegmente 17 eindringen, ist ein ringförmiger Dichtungsring 66 vorgesehen. Der Ring 66 sitzt in einer ringförmigen Nut 68, die die Schulter 64 umschließt. Der Dichtungsring 66 greift zwar nicht an der Fläche der ringförmigen Abstandsausnehmung 62 an, wenn die Spannmutter 7 in der in Fig. 3 veranschaulichten Position ist, aber zwischen diesen beiden Bauteilen wird ein Dichtungseingriff nur dann hergestellt, wenn die Spannmutter 7 in dem Ausmaß axial in Richtung des Schafts 3 geschraubt wird, der erforderlich ist, um die Spannpatronensegmente 17 eng um den Schaft eines Werkzeugs zusammenzudrücken.

Der Innendurchmesser des Binderings 21 der Spannpatrone 5 umfaßt auch eine ringförmige Nut 72, die nicht nur einen distalen ringförmigen Dichtungsring 74 aufnimmt, sondern ferner in Kombination mit einem Umfangseinschnitt 76 auch dazu dient, einen distalen dünnen Abschnitt 78 zu bilden, der die Spannpatronensegmente 17 vorteilhaft flexibler macht. Die gleiche Struktur ist am proximalen Ende der Spannpatrone 5 gedoppelt. Speziell ist eine Nut 80 um den Innendurchmesser der proximalen, am Schaft montierten Enden der Spannpatronensegmente 17 vorgesehen. Diese Nut 80 nimmt nicht nur einen proximalen ringförmigen Dichtungsring 81 auf, sondern hat auch in Kombination mit einem Umfangseinschnitt 82 die Funktion, einen proximalen dünnen Abschnitt 83 zu bilden, der wie der distale dünne Abschnitt 78 die Spannpatronensegmente 17 flexibler macht. Der distale und der proximale ringförmige Dichtungsring 74 bzw. 81 verhindern, daß fehlgeleitetes Kühlmittel oder andere Schmutzstoffe in den Raum zwischen der Innenfläche 23 der Spannpatrone 5 und der Außenfläche eines Werkzeugschafts eindringen, der darin angeordnet sein kann. Zusätzlich wird durch die Bildung des distalen und des proximalen dünnen Abschnitts 78 bzw. 83 weiter vorteilhaft der Drehmomentbetrag reduziert, der zum Drehen der Spannmutter 7 in dem axialen Ausmaß erforderlich ist, um die Spannpatronensegmente 17 in engen Eingriff um den Werkzeugschaft radial zusammenzudrücken.

Fig. 4 veranschaulicht die Grenzfläche zwischen der Spannpatrone 5 und der Spannmutter 7 bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung. Bei der Grenzfläche dieser Ausführungsform umfaßt jedes der Spannpatronensegmente 17 eine ballige Außenfläche 85 mit einem gekrümmten Profil. Die ballige Außenfläche 85 umfaßt einen proximalen Nichteingriffsteil 87, einen zentralen Eingriffsteil 89 und einen distalen Nichteingriffsteil 91. Wie im Falle der ersten Ausführungsform bildet die ballige Außenfläche 85 einen Eingriffsteil 56, der von einem proximalen Nichteingriffsteil 58 und einem distalen Nichteingriffsteil 60 flankiert ist. Das Profil der balligen Außenfläche 85 muß nur gekrümmt genug sein, damit ein linsenartiger Kontakt von Fläche zu Fläche zwischen dem zentralen Eingriffsteil 89 jedes der Spannpatronensegmente 17 und der Oberfläche des Innenraums 42 der Spannmutter 7 hergestellt wird.

Fig. 5 veranschaulicht die Grenzfläche zwischen der Spannpatrone 5 und einer modifizierten Spannmutter 95 bei der dritten Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform sind die Eingriffs- und Nichteingriffsteile zwischen den angrenzenden Flächen der modifizierten Spannmutter 95 und den Spannpatronensegmenten 17 nicht an der Außenfläche jedes der Segmente 17, sondern in der Innenfläche der Spannmutter 95 vorgesehen. Speziell sind proximale, zentrale und distale Umfangsnuten 100, 102 und 104 um den Innendurchmesser der Spannmutter 95 in den gezeigten Positionen vorgesehen. Diese Nuten bilden ihrerseits proximale, zentrale und distale Stege 106, 108 bzw. 110.

Die axiale Länge der proximalen Umfangsnut 100 beträgt bevorzugt wenigstens 5% der axialen Länge der Spannmutter 95, um das Auftreten der oben erwähnten Bindekräfte zwischen den proximalen Enden der Spannpatronensegmente 17 und der Innenfläche der Spannmutter 95 zu verhindern, wenn sie axial in Richtung des Schafts 3 des Schaftfräsers 1 geschraubt wird. Die Nuten und Stege bilden einen proximalen Nichteingriffsteil 112, einen proximalen Eingriffsteil 113, einen zentralen Nichteingriffsteil 114, einen zentralen Eingriffsteil 115, einen distalen Nichteingriffsteil 116 und einen distalen Eingriffsteil 117. Die Anmelder haben herausgefunden, daß durch das Vorsehen der in Fig. 5 veranschaulichten Eingriffs- und Nichteingriffsteile der Drehmomentbetrag wesentlich reduziert wird, der erforderlich ist, um die modifizierte Spannmutter 95 in eine Position zu schrauben, die das Spannpatronensegment 7 radial fest um den Schaft eines Schaftfräsers oder eines anderen Werkzeugs zusammenklappt.

Dem Fachmann werden bestimmte Modifizierungen, Änderungen und Zusätze an der Erfindung deutlich. Alle diese Modifizierungen, Änderungen und Zusätze sollen im Umfang dieser Erfindung enthalten sein, der nur durch die beigefügten Ansprüche begrenzt ist.


Anspruch[de]

1. Werkzeughalter (1) zum Aufnehmen und Halten eines Werkzeugs (9), mit einem Schaft (3) zum Anbringen des Halters (1) an einer Drehmaschine, einer Spannpatrone (13) mit mehreren elastischen Spannpatronensegmenten (17), die an einem Ende des Schafts angebracht sind, wobei jedes Segment (17) eine Außenfläche (49) sowie eine Innenfläche (23) zum einspannenden Eingriff an einem Werkzeug (9) aufweist, und mit einer Spannmutter (40) mit einer Innenfläche (42), die die Außenflächen (49) der Spannpatronensegmente (17) umschließt,

dadurch gekennzeichnet, daß die Spanrunutterinnenfläche (42) oder die Außenflächen (49) der Spannpatronensegmente (17) einen Eingriffsteil (56, 113, 115) aufweisen, um an den Spannpatronensegmenten (17) keilartig anzugreifen und sie radial nach innen zu biegen, wenn die Spannmutter (40) in Richtung des drehbaren Schafts axial vorwärtsbewegt wird, sowie einen Nichteingriffsteil (58, 60, 112, 114, 116), der zwischen dem Eingriffsteil (56, 113, 115) und den am Schaft montierten Enden angeordnet ist, um die zwischen den Außenflächen (49) der am Schaft montierten Enden der Spannpatronensegmente und der Spannmutterinnenfläche (42) auftretenden Bindekräfte zu reduzieren.

2. Werkzeughalter (1) nach Anspruch 1, bei dem die Außenflächen (49) jedes Spannpatronensegments (17) wenigstens einen Eingriffsteil (56) aufweisen.

3. Werkzeughalter (1) nach Anspruch 2, bei dem die Innenfläche (42) der Gegenmutter (40) bezüglich der Drehachse des drehbaren Schafts (3) kegelstumpfförmig ist, und bei dem der Eingriffsteil (56) jedes Spannpatronensegments (17) in einem Winkel kegelförmig ist, der im wesentlichen zu dem Winkel der kegelstumpfförmigen Spannmutterfläche (42) komplementär ist.

4. Werkzeughalter (1) nach Anspruch 2, bei dem jedes Spannpatronensegment (17) mehrere Eingriffsteile umfaßt und die Eingriffsteile (56, 113, 115) jedes Spannpatronensegments (17) von einem ersten (58, 112, 116) und einem zweiten Nichteingriffsteil (60, 114) flankiert sind.

5. Werkzeughalter (1) nach Anspruch 4, bei dem sich jeder Eingriffsteil (56, 113, 115) über einen Mittelabschnitt (52, 113, 115) jedes Spannpatronensegments (17) zwischen etwa 20 und 85% der Länge der Spannpatronenaußenfläche (49) längs der Drehachse erstreckt.

6. Werkzeughalter (1) nach Anspruch 3, bei dem die Außenfläche (49) jedes Spannpatronensegments (17) im Querschnitt derart gekrümmt ist, daß die Mitte (52) des gekrümmten Abschnitts den Eingriffsteil bildet, während die Seiten (50, 54) des gekrümmten Abschnitts Nichteingriffsteile bilden.

7. Werkzeughalter (1) nach Anspruch 1, bei dem die Außenfläche (49) jedes Spannpatronensegments (17) kegelig ist und die Innenfläche (42) der Spannmutter (40) den Eingriffsteil (113, 115) enthält, und bei dem der Nichteingriffsteil (112, 114, 116) durch eine Nut (100, 102, 104) gebildet ist, die zwischen dem Eingriffsteil (113, 115) der Spannmutter und den an dem Schaft (3) montierten Enden der Spannpatronensegmente (17) angeordnet ist.

8. Werkzeughalter (1) nach Anspruch 7, bei dem die Länge der Nut (100, 102, 104) wenigstens 7% der Länge der Innenfläche (42) der Spannmutter (40) bezüglich der Drehachse des drehbaren Schafts (3) beträgt.

9. Werkzeughalter (1) nach Anspruch 7, bei dem der Nichteingriffsteil (112, 114, 116) aus mehreren Nuten (100, 102, 104) gebildet ist, die die Innenfläche (42) der Spannmutter (40) umschließen, und bei dem der Eingriffsteil (113, 115) durch mehrere zwischen den Nuten (100, 102, 104) gebildete Stege (106, 108, 110) gebildet ist.

10. Werkzeughalter (1) nach Anspruch 1, der ferner Umfangseinschnitte (76, 82) über die an dem Schaft (3) montierten Enden jedes Spannpatronensegments (17) aufweist, um die Segmente (17) nachgiebiger für eine radiale Durchbiegung durch die Spannmutter (40) zu machen.







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