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Dokumentenidentifikation DE69426786T2 02.08.2001
EP-Veröffentlichungsnummer 0818262
Titel Futter
Anmelder Power Tool Holders Inc., Wilmington, Del., US
Erfinder Steadings, Stephen W., Seneca, South Carolina 29678, US;
Barton, Christopher B., Seneca, South Carolina 29678, US
Vertreter Canzler & Bergmeier, Patentanwälte, 85055 Ingolstadt
DE-Aktenzeichen 69426786
Vertragsstaaten CH, DE, FR, GB, IT, LI, NL
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 02.08.1994
EP-Aktenzeichen 971173497
EP-Offenlegungsdatum 14.01.1998
EP date of grant 28.02.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.08.2001
IPC-Hauptklasse B23B 31/12

Beschreibung[de]
Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Körperelement für ein Spannfutter gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, wie beispielsweise durch US-A- 5 125 673 bekannt. Derartige Spannfutter werden bei Bohrern bzw. bei Elektro- oder Druckluft-Kraftantrieben verwendet. Genauer betrifft die Erfindung ein Spannfutter des schlüssellosen Typs, welches per Hand bzw. durch Betätigung des Antriebsmotors gespannt bzw. gelöst werden kann.

Sowohl Hand- als auch Elektro- oder Druckluft-Werkzeugantriebe sind gut bekannt. Obgleich Drehbohrer die gebräuchlichsten Werkzeuge sind, welche bei derartigen Antrieben verwendet werden, können die Werkzeuge auch Schraubendreher, Mutternschlüssel, Umlauffeilen, aufgesetzte Schleifsteine und andere Schneide- oder Schleifwerkzeuge umfassen. Aufgrund der Tatsache, daß die Werkzeuge Schäfte veränderlichen Durchmessers aufweisen oder der Querschnitt des Werkzeugschafts polygonal sein kann, wird die Vorrichtung gewöhnlich mit einem Spannfutter versehen, welches in einem relativ breiten Bereich einstellbar ist. Das Spannfutter kann an dem Antrieb durch eine Gewinde- bzw. Konusbohrung befestigt werden.

In der Technik wurde eine breite Vielfalt von Spannfuttern entwickelt. Bei den einfachsten Spannfutterausführungen sind drei Backen, welche sich in Umfangsrichtung in etwa 120 Grad Abstand voneinander befinden, durch winkelig angeordnete Durchgänge in einem Körper eingeschlossen, welcher an einer Antriebswelle befestigt und derart gestaltet ist, daß eine Drehung des Körpers in einer Richtung relativ zu einem eingeschlossenen Gewindering, welcher mit den Backen ineinandergreift, die Backen in eine Greifbeziehung mit dem zylindrischen Schaft eines Werkzeugs drängt, während eine Drehung in der entgegengesetzten Richtung die Greifbeziehung löst. Ein derartiges Spannfutter kann schlüssellos sein, wenn es per Hand gedreht wird. Ein Beispiel eines derartigen Spannfutters ist in dem U. S. - amerikanischen Patent Nr. 5 125 673 mit dem Titel "Non-Impact Keyless Chuck", welches dem gegenwärtigen Rechtsnachfolger gewöhnlich übertragen ist und dessen vollständige Offenbarung durch Bezugnahme in der vorliegenden Schrift aufgenommen ist, offenbart.

Trotz des Erfolgs schlüsselloser Spannfutter, wie etwa in dem U. S. - amerikanischen Patent Nr. 5 125 673 dargelegt, sind unterschiedliche Spannfuttergestaltungen für eine Vielzahl von Anwendungen erwünscht. Gegenwärtig werden bei einer Vielfalt von Spannfutteranwendungen Kugellager zur Verminderung der Reibung zwischen dem Gewindering und dem Körper, welche von einem axialen Druck des Gewinderings auf den Körper erzeugt wird, verwendet. Diese Lager sind manchmal mit einem Gehäuse versehen und weisen getrennte obere und untere Drucklaufringe auf. Manchmal kann der Körper bzw. der Gewindering, wenn dieser hart genug ist, als oberer bzw. unterer Drucklaufring dienen. Es wäre wünschenswert, ein schlüsselloses Spannfutter zu besitzen, welches weniger Bauelemente oder niedrigere Herstellungs- bzw. Zusammenbaukosten erfordert. Ferner wäre es wünschenswert, eine Spannfuttergestaltung zu besitzen, durch welche sowohl radiale als auch axiale Gewindebelastungen minimiert werden, wenn mit dem Spannfutter gearbeitet wird. Ferner wäre es wünschenswert, ein Spannfutter zu besitzen, bei dem die vordere Hülse durch ein Schnauzenstück, welches sowohl funktional ist als auch einem ästhetischen Zweck dient, am Ort gehalten wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung erkennt die vorangehenden Überlegungen an und bezieht sich auf diese und andere Bauweisen und Verfahren des Stands der Technik.

Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Spannfutter zu schaffen. Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Spannfutter zu schaffen, welches sowohl die radiale als auch die axiale Belastung bei Betrieb minimiert.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein schlüsselloses Spannfutter zu schaffen, welches eine minimale Anzahl einzelner Bauelemente, welche zusammenzubauen sind, aufweist.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Spannfutter mit einem verbesserten Schnauzenstück, welches sowohl dekorativ ist als auch die vordere Hülse am Ort hält, zu schaffen.

Diese und weitere Aufgaben werden durch Schaffen eines Körperelements für ein Spannfutter zur Verwendung bei einem manuellen bzw. kraftgetriebenen Antrieb gelöst, welches die Merkmalskombination von Anspruch 1 aufweist.

Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.

Weitere Aufgaben, Merkmale und Aspekte der vorliegenden Erfindung werden im folgenden genauer erörtert.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Eine vollständige und nachvollziehbare Offenbarung der vorliegenden Erfindung, welche die beste Ausführungsweise davon umfaßt, für gewöhnlich Fachkundige ist genauer im Rest der Beschreibung dargelegt, wobei dies Bezüge auf die beigefügten Figuren umfaßt, wobei:

Fig. 1 eine Längsansicht eines Spannfutters gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in teilweisem Schnitt ist; und

Fig. 2 eine Explosionsansicht des in Fig. 1 dargestellten Spannfutters ist.

Eine wiederholte Verwendung von Bezugszeichen in der vorliegenden Beschreibung erfolgt in der Absicht, gleiche bzw. analoge Merkmale bzw.

Elemente der Erfindung zu bezeichnen.

Genaue Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele Bei gewöhnlicher Fachkenntnis ist zu bemerken, daß die vorliegende Erörterung lediglich eine Beschreibung beispielhafter Ausführungsbeispiele darstellt und nicht in der Absicht erfolgt, die weiteren Aspekte der vorliegenden Erfindung zu beschränken, wobei diese weiteren Aspekte bei der beispielhaften Bauweise verwirklicht sind.

In den Fig. 1 und 2 ist ein erfindungsgemäßes Spannfutter dargestellt. Ein Spannfutter 10 umfaßt ein vorderes Hülsenelement 12, ein optionales hinteres Hülsenelement 14, ein Körperelement 16 und Backen 18. Das Körperelement 16 ist generell von zylindrischer Gestalt und umfaßt einen Schnauzen- bzw. Vorderabschnitt 20 und einen Schwanz- bzw. Hinterabschnitt 22. Eine Axialbohrung 24 ist in dem Schnauzenabschnitt 20 eines Körperelements 16 ausgebildet. Die Axialbohrung 24 ist etwas größer als der größte Werkzeugschaft, zu dessen Aufnahme das Spannfutter geeignet ist.

Eine Gewindebohrung 26 ist im Schwanzabschnitt 22 eines Körpers 16 ausgebildet und weist eine Normgröße auf, um mit der Antriebswelle eines (nicht dargestellten) Kraft- bzw. Handantriebs ineinanderzugreifen. Die Bohrungen 24, 26 können bei dem mittleren Bereich 28 des Körperelements 16 verbunden sein. Obgleich eine Gewindebohrung 26 dargestellt ist, kann eine derartige Bohrung durch eine Konusbohrung mit einer Normgröße zum Eingriff mit einer verjüngten Antriebswelle ersetzt werden.

Durchgänge 30 sind in dem Körperelement 16 ausgebildet, um jeden Backen 18 aufzunehmen. Vorzugsweise werden drei Backen 18 verwendet und ist jeder Backen 18 von dem benachbarten Backen durch einen Bogen von etwa 120 Grad getrennt. Die Achsen der Durchgänge 30 und die Backen 18 sind gegenüber der Spannfutterachse in einem Winkel angeordnet, kreuzen jedoch die Spannfutterachse an einem gemeinsamen Punkt vor dem Spannfutterkörper 16. Jeder Backen 18 weist eine Werkzeug-Eingriffsfläche 32, welche generell parallel zu der Achse des Spannfutterkörpers 16 verläuft, und Gewindegänge 34 auf dessen gegenüberliegender bzw. äußerer Fläche auf. Gewindegänge 34 eines beliebigen geeigneten Typs und beliebiger Steigung können innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung verwendet werden, was bei Fachkenntnis leicht zu ersehen ist.

Wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, umfaßt ein Körperelement 16 ein Druckringelement 36, welches bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel einstückig damit ausgebildet ist. Ein Druckringelement 36 umfaßt eine Druckfläche 38. Die Druckfläche 38 umfaßt eine gekrümmte Paßfläche 40 zum Eingriff mit dem Innenlaufring einer abgeschlossenen reibungsvermindernden Lageranordnung 42, wie nachfolgend genauer beschrieben wird. Ein Druckringelement 36 umfaßt eine Vielzahl von Backenführungen 50, welche um den Umfang herum ausgebildet sind, um ein Zurückziehen der Backen 18 durch diese zu ermöglichen.

Ein Körperelement 16 umfaßt einen hinteren zylindrischen Abschnitt 44 mit einer gerändelten Fläche 46 darauf zur Aufnahme einer optionalen hinteren Hülse 14, welche darauf zu drücken ist, wenn dies erwünscht ist. Der Körper 16 umfaßt ferner einen ersten verjüngten Abschnitt 48, welcher von einem hinteren zylindrischen Abschnitt 44 aus zu einem Druckring 36 verläuft. Ein zweiter verjüngter Abschnitt 50 verläuft von dem Bereich einer Druckfläche 38 aus zu einem vorderen zylindrischen Abschnitt 52. Der vordere zylindrische Abschnitt 52 weist einen größeren Durchmesser als das kleinere Ende eines zweiten verjüngten Abschnitts 50 auf, und es wird eine erste Umfangsvertiefung 54 zwischen dem Schnauzen- und dem Nasenabschnitt 20 und 22 des Körpers 16 ausgebildet. Der Körper 16 umfaßt ferner einen Schnauzenabschnitt 56 mit verkleinertem Durchmesser, welcher geeignet ist, ein Schnauzenstück 58 aufzunehmen, wie nachfolgend genauer beschrieben wird.

Die vorliegende Erfindung umfaßt ferner einen Gewindering 60, welcher bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ein geteilter Gewindering ist, und welcher Gewindegänge 62 zum Eingriff mit Gewindegängen 34 auf Backen 18 umfaßt, wodurch, wenn der Gewindering bezüglich des Körpers gedreht wird, die Backen vorgeschoben bzw. zurückgezogen werden. Der Gewindering 60 ist derart gestaltet, daß er ein Halteband 64 erhält, das den Gewindering 60 nach dem Zusammensetzen hält. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird wegen des Durchmessers eines vorderen zylindrischen Abschnitts 52 ein geteilter Gewindering verwendet. Der Gewindering 60 umfaßt Antriebsschlitze 66 zum Eingriff mit Antriebsrippen 68 an einer vorderen Hülse 12, so daß, wenn eine vordere Hülse 12 gedreht wird, sich der Gewindering 60 damit mitdreht und die Backen 18 nach vorne bewegt, wie oben dargelegt.

Eine abgeschlossene Lageranordnung 42 ist derart gestaltet, daß diese zwischen einem Druckring 36 und einer Stirnfläche 70 eines Gewinderings 60 angeordnet werden kann. Die abgeschlossene Lageranordnung 42 umfaßt einen inneren Laufring 72, einen äußeren Laufring 74 und Lagerelemente 76, welche dazwischen gehalten werden. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Lagerelemente 76 Kugellager. Eine abgeschlossene Lageranordnung 42 kann ferner eine Hülle 78 umfassen, welche den inneren und den äußeren Laufring 72, 74 zum Erhalten der Lageranordnung als abgeschlossenes Bauelement umgibt. Ein innerer Laufring 72 umfaßt eine gekrümmte Fläche, welche derart bemessen und gestaltet ist, daß diese mit einer gekrümmten Paßfläche 40 auf einer Druckfläche 38 eines Druckrings 36 ineinandergreift. Eine derartige Eingriffsbeziehung unterstützt eine Ausrichtung und Minimierung sowohl axialer als auch radialer Belastungen, wenn mit dem Spannfutter gearbeitet wird. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die abgeschlossene Lageranordnung 42 ein Radialdrucklager.

Eine Verwendung einer abgeschlossenen Lageranordnung weist eine Anzahl von Vorteilen auf. Die Anordnung wird dadurch sehr vereinfacht, daß nicht mit einzelnen Kugellagern und Gehäusen umgegangen zu werden braucht. Ferner ist es nicht erforderlich, daß der Körper und der Gewindering so hart bzw. dicht sind, wie dies bei herkömmlichen Lagersystemen notwendig ist, bei welchen der Körper bzw. der Gewindering ferner als Drucklaufring dienen kann, wobei derart eine größere Flexibilität bei den Materialien ermöglicht wird und sekundäre Herstellungsvorgänge und letztlich Kosten reduziert werden.

Ein vorderes Hülsenelement 12 ist derart gestaltet, daß dieses lose über einem Schnauzenabschnitt 20 eines Spannfutters 10 angebracht werden kann. Antriebsrippen 68 einer vorderen Hülse 12 greifen mit Antriebsschlitzen 66 eines Gewinderings 60 ineinander, so daß die vordere Hülse 12 und der Gewindering 60 funktional verbunden werden, das heißt, daß, wenn die vordere Hülse 12 gedreht wird, sich der Gewindering 60 damit mitdreht.

Die vordere Hülse 12 umfaßt einen ringförmigen Absatzabschnitt 78, welcher derart gestaltet ist, daß dieser an der inneren Stirnfläche eines vorderen zylindrischen Abschnitts 52 und eines Schnauzenabschnitts 56 ruht. Ein Schnauzenstück 58 ist derart bemessen und gestaltet, daß dieses auf einen Schnauzenabschnitt 56 gedrückt werden kann, um eine vordere Hülse 12 auf einem Spannfutter 10 zu halten. Es sei darauf hingewiesen, daß ein Schnauzenstück 58 auch durch eine Schnappverbindung, Gewinde oder ähnliches befestigt werden kann. Das Schnauzenstück 58 liegt frei, wenn das Spannfutter zusammengesetzt wird, und ist vorzugsweise mit einer eisenfreien metallischen Beschichtung beschichtet, um Rost zu verhindern und dessen Aussehen zu verbessern. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann eine derartige Beschichtung Zink oder Nickel sein, es sei jedoch darauf hingewiesen, daß jede geeignete Beschichtung verwendet werden kann.

Ein Schnauzenstück 58 dient zum Halten eines vorderen Hülsenelements 12 auf einem Spannfutter 10 in Position und in Antriebseingriff mit einem Gewindering 60. Ferner dient das Schnauzenstück 58 dem doppelten Zweck, eine ästhetisch gefällige Bedeckung für einen Schnauzenabschnitt 56 zu schaffen, welche Rost verhindert. Dies bietet den Vorteil eines ästhetisch gefälligen Aussehens ohne die Notwendigkeit, das gesamte Körperelement 16 mit einem eisenfreien Material zu beschichten. Wenn dies erwünscht ist, kann das hintere Hülsenelement 14 weggelassen und das vordere Hülsenelement bis zu dem Schwanzende des Körpers 16 verlängert werden. Diese Alternative ist möglich, wenn eine Spindelarretierung oder ähnliches an dem Antrieb vorgesehen ist, oder wenn der Antrieb verwendet wird, um die Backen zu spannen bzw. zu lösen.

Die Umfangsfläche des vorderen Hülsenelements 12 kann gerändelt werden oder kann mit Längsrippen oder anderen Vorsprüngen versehen werden, um es zu ermöglichen, daß der Bediener dieses sicher greifen kann.

In ähnlicher Weise kann die Umfangsfläche des hinteren Hülsenelements 14, wenn diese verwendet wird, gerändelt oder gerippt sein, wenn dies erwünscht ist. Die vordere und die hintere Hülse können aus einem Strukturkunststoff, wie etwa Polykarbonat, ein Polypropylen mit Zusätzen, beispielsweise Polypropylen mit Glaszusatz, oder einer Mischung von Strukturkunststoffmaterialien hergestellt werden. Weitere Verbundmaterialien, wie beispielsweise Polymerwerkstoffe mit Graphitzusatz, wären bei bestimmten Anwendungsgebieten ebenfalls geeignet. Wie bei Fachkenntnis zu ersehen ist, hängen die Materialien, aus welchen das Spannfutter der vorliegenden Erfindung hergestellt wird, von der Endverwendung des Spannfutters ab, und die oben erwähnten sind lediglich beispielhaft angeführt.

Es sei darauf hingewiesen, daß ein hinteres Hülsenelement 14 an einem Körperelement 16 befestigt ist, während ein vorderes Hülsenelement 12 mit einem Gewindering 36 funktional verbunden und an dem Körperelement 16 zu einer Relativdrehung damit befestigt ist. Eine Relativbewegung des vorderen und des hinteren Hülsenelements, 12 und 14, aufgrund der Wechselwirkung zwischen Gewindegängen 34 auf Backen 18 und Gewindegängen 62 auf einem Gewindering 60 bewirkt, daß Backen 18 vorgeschoben bzw. zurückgezogen werden, abhängig von der Richtung der Relativbewegung.

Obgleich die obige Beschreibung im Hinblick auf ein schlüsselloses Spannfutter dargelegt ist, sei darauf hingewiesen, daß das Prinzip der vorliegenden Erfindung gleichermaßen auf ein Schlüssel-Spannfutter anwendbar ist und sich dies innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung befindet.

Diese und weitere Abwandlungen und Änderungen der vorliegenden Erfindung können bei gewöhnlicher Fachkenntnis durchgeführt werden, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, welcher in den beigefügten Ansprüchen dargelegt ist. Ferner sei darauf hingewiesen, daß Aspekte der verschiedenen Ausführungsbeispiele sowohl vollständig als auch teilweise ausgetauscht werden können. Ferner sei für gewöhnlich Fachkundige bemerkt, daß die vorangehende Beschreibung lediglich beispielhaft ist und nicht in der Absicht erfolgt, die Erfindung zu beschränken, welche in den beigefügten Ansprüchen weiter beschrieben wird.


Anspruch[de]

1. Körperelement (16) für ein Spannfutter zur Verwendung mit einem manuellen oder kraftgetriebenen Antrieb mit einer drehbaren Antriebswelle, wobei das Körperelement umfaßt:

einen Schnauzenabschnitt (20) und einen Schwanzabschnitt (22), wobei der Schwanzabschnitt eine darin ausgebildete Axialbohrung (26) zum Ineinandergreifen mit der Antriebswelle des Antriebs aufweist und der Schnauzenabschnitt eine darin ausgebildete Axialbohrung (24) und eine Vielzahl von winkelig angeordneten Durchgängen (30), welche dadurch hindurch ausgebildet sind und die Axialbohrung kreuzen, aufweist; und

einen Lagerdruckring (36), welcher zwischen dem Schnauzenabschnitt und dem Schwanzabschnitt angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß

der Lagerdruckring eine gekrümmte Paßfläche (40) zum Ineinandergreifen mit einem gekrümmten Abschnitt (72) einer Lageranordnung (42) umfaßt.

2. Körperelement nach Anspruch 1, ferner umfassend eine erste Umfangsvertiefung (54), welche darin zwischen dem Druckring und dem Schnauzenabschnitt zur Aufnahme eines Gewinderings (60) darin ausgebildet ist.

3. Körperelement nach Anspruch 2, ferner umfassend ein generell zylindrisches vorderes Hülsenelement (12), welches sich in Antriebsverbindung mit dem Gewindering (60) befindet und über dem Schnauzenabschnitt des Körperelements liegend angeordnet ist, und eine Vielzahl von Backen (18), welche verschiebbar in jedem der winkelig angeordneten Durchgänge angeordnet sind, wobei jeder der Backen eine Backenstirnfläche (32), welche auf einer Seite davon ausgebildet ist, und Gewindegänge (34), welche auf der gegenüberliegenden Seite davon ausgebildet sind, aufweist; wodurch, wenn das vordere Hülsenelement bezüglich des Körperelements gedreht wird, die Backen dadurch bewegt werden.

4. Körperelement nach Anspruch 3, wobei der Gewindering (60) Antriebsschlitze (66) zur Aufnahme von Antriebsrippen (68) an der vorderen Hülse umfaßt.

5. Körperelement nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, wobei die vordere Hülse (12) durch ein rostbeständiges Schnauzenstück (58), welches auf den Schnauzenabschnitt (20) des Körpers gedrückt wird, an dem Körper und in Eingriff mit dem Gewindering gehalten wird.

6. Körperelement nach Anspruch 5, wobei das Schnauzenstück (58) mit einer eisenfreien metallischen Beschichtung beschichtet ist.

7. Körperelement nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, wobei der Schnauzenabschnitt (20) einen Absatzabschnitt umfaßt und das Schnauzenstück (58) einen Abschnitt (79) des vorderen Hülsenelements (12) zwischen dem Absatzabschnitt und dem Schnauzenstück hält.

8. Körperelement nach einem beliebigen vorangehenden Anspruch, ferner umfassend eine hintere Hülse (14), welche auf dem Schwanzabschnitt (22) aufgenommen ist.

9. Spannfutterkörperelement nach einem beliebigen vorangehenden Anspruch, wobei die Lageranordnung ferner eine Hülle (78) umfaßt, welche die Lageranordnung zusammenhält.

10. Körperelement nach einem beliebigen vorangehenden Anspruch, wobei die Vielzahl winkelig angeordneter Durchgänge (30) ebenfalls den Druckring (36) kreuzt.







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