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Schlüsselloses Spannfutter - Dokument DE69033826T2
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE69033826T2 02.05.2002
EP-Veröffentlichungsnummer 0728550
Titel Schlüsselloses Spannfutter
Anmelder Power Tool Holders Inc., Wilmington, Del., US
Erfinder Huff, Robert O., Piedmont, South Carolina 29673, US;
Jordan, Paul T., Seneca, South Carolina 29678, US;
Forquer, William F., West Union, South Carolina 29696, US
Vertreter Canzler & Bergmeier, Patentanwälte, 85055 Ingolstadt
DE-Aktenzeichen 69033826
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, ES, FR, GB, IT, LI, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 22.11.1990
EP-Aktenzeichen 961047156
EP-Offenlegungsdatum 28.08.1996
EP date of grant 10.10.2001
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.05.2002
IPC-Hauptklasse B23B 31/12

Beschreibung[de]
Hintergrund der Erfindung 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft Bohrfutter zur Verwendung mit Handbohrern bzw. mit Elektro- oder Druckluft-Kraftantrieben. Genauer betrifft diese ein Spannfutter des schlüssellosen Typs, welches per Hand oder durch Betätigung des Antriebsmotors gespannt bzw. gelöst werden kann.

2. Stand der Technik

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

Es wurde eine breite Vielfalt von Spannfuttern von der Technik entwickelt. Bei der einfachsten Spannfutterausführung werden drei Backen, welche in Umfangsrichtung in 120º Abstand voneinander angeordnet sind, durch einen konischen Körper gehalten, welcher auf die Antriebswelle geschraubt ist, so daß eine Drehung des Körpers in einer Richtung relativ zu der Antriebswelle die Backen in Greifbeziehung im Hinblick auf den zylindrischen Schaft eines Werkzeugs drängt, während eine Drehung in der entgegengesetzten Richtung die Greifbeziehung löst. Ein derartiges Spannfutter kann schlüssellos sein, wenn der Körper per Hand gedreht wird. Aufgrund der Tatsache jedoch, daß das Spann- bzw. Lösedrehmoment, welches bei einer Handbedienung direkt ausgeübt werden kann, begrenzt ist, wurde von der Technik das sogenannte Drei-Backen-Zahnradspannfutter entwickelt. Diese Gestaltung überwindet die Hauptprobleme der früheren Gestaltung durch Vorsehen von Führungen in dem Spannfutterkörper, um die Bewegung der Backen und der Zähne auf den Backen, welche mit einem zahnradgetriebenen Gewindering ineinandergreifen, genauer zu steuern. Das Zahnrad wird durch einen an einem getrennten Schlüssel ausgebildeten Drehzapfen, welcher in einem Lagerloch, welches in dem Spannfutterkörper ausgebildet ist, gedreht werden kann, betätigt.

Das Drei-Backen-Zahnradspannfutter ist ein bzw. kann ein Präzisionswerkzeug hoher Güte sein, welches eine relativ große Greifkraft auf das Werkzeug ausüben kann. Der getrennte Schlüssel kann jedoch leicht falsch angeordnet oder versehentlich in dem Spannfutter gelassen werden, wenn der Antrieb betätigt wird, und führt daher möglicherweise zu Personenverletzungen. Ferner ist der Einspann- bzw. Lösevorgang ein zweihändiger Vorgang, welcher zeitaufwendig ist.

Um diese erkannten Nachteile des Zahnradspannfutters mit Schlüsselbedienung zu überwinden, wurden nun verschiedene schlüssellose Spannfutter entwickelt. Derartige schlüssellose Spannfutter fallen weitgehend in zwei Klassen: Stoß- und Nichtstoß-Spannfutter. Stoßspannfutter verwenden eine Einrichtung, um eine Folge von Stößen auf den Gewindering auszuüben, um die Backen zu spannen bzw. lösen. Bei der Nichtstoßausführung werden manuelle bzw. mechanische Einrichtungen verwendet, um ein Element des Spannfutters zu halten, während ein Drehmoment auf ein anderes Element des Spannfutters entweder manuell oder durch den Kraftantrieb ausgeübt wird, um den Gewindering relativ zu den Backen zu bewegen. Ein schlüsselloses Spannfutter des Stoßtyps ist in dem Patent von McCarthy, U.S.-amerikanisches Patent 4 840 387, offenbart, während der darin erwähnte Stand der Technik schlüssellose Spannfutter sowohl der Stoß- als auch der Nichtstoßspielart darstellt. Ein Spannfutter gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist durch EP-A-0 300 375 bekannt.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Erfindungsgemäß wird ein schlüsselloses Spannfutter, wie in Anspruch 1 definiert, geschaffen.

Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung sind aus der folgenden genauen Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen zu ersehen, wobei:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen schlüssellosen Spannfutters ist,

Fig. 2 eine vergrößerte Längsansicht in Teilschnitt gemäß der Linie 2- 2 von Fig. 1 ist,

Fig. 3 eine querverlaufende Querschnittsansicht gemäß der Linie 3-3 von Fig. 2 ist;

Fig. 4 bis 8 stellen keine Ausführungsbeispiele der Erfindung dar, sondern Beispiele, welche zum Verstehen der Erfindung nützlich sind.

Fig. 4 ist eine vergrößerte Längsansicht eines Spannfutters, welches eine Drehmoment-Begrenzungsvorrichtung und eine Meißelhalte- und Zentriervorrichtung in Teilschnitt umfaßt,

Fig. 5 ist eine querverlaufende Querschnittsansicht gemäß 5-5 von Fig. 4 und stellt die Drehmoment-Begrenzungsvorrichtung dar,

Fig. 5A-5G sind Querschnitts-Teilansichten, welche alternative Ausführungen der Drehmoment-Begrenzungsvorrichtung darstellen,

Fig. 6A ist eine Draufsicht einer in Fig. 4 dargestellten gezahnten Haltescheibe;

Fig. 6B ist eine Kantenansicht der in Fig. 6A dargestellten Haltescheibe,

Fig. 6C ist eine Kantenansicht einer alternativen Ausführung der Haltescheibe mit einem abgeschrägten Rand in Teilschnitt,

Fig. 6D ist eine Draufsicht einer zahnlosen Haltescheibe mit einem abgeschrägten Rand, und

Fig. 6E ist eine Kantenansicht der in Fig. 6D dargestellten Haltescheibe in Teilschnitt.

Fig. 7 ist eine vergrößerte Längsansicht eines Spannfutters, welches besonders zur manuellen Bedienung geeignet ist, in Teilschnitt,

Fig. 8 ist eine Teilansicht gemäß der Linie 8-8 von Fig. 7, welche die Kupplungsvorrichtung darstellt.

Genaue Beschreibung der Erfindung

In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Spannfutter 10 dargestellt. Das Spannfutter 10 umfaßt ein vorderes Hülsenelement 12, ein optionales hinteres Hülsenelement 14, ein Körperelement 16 und Backen 18.

Wie deutlicher in Fig. 2 dargestellt ist, weist das Körperelement 16 generell eine zylindrische Gestalt auf und umfaßt einen Nasen- bzw. Vorderabschnitt 20 und einen Schwanz- bzw. Hinterabschnitt 22. Der Schnauzenabschnitt 20 ist vorzugsweise an dem äußeren Ende davon abgeschrägt. Eine Axialbohrung 24 ist in dem Schnauzenabschnitt 20 des Körperelements 16 ausgebildet. Die Axialbohrung 24 ist etwas größer als der größte Werkzeugschaft, zu dessen Aufnahme das Spannfutter ausgelegt ist. Eine Gewindebohrung 26 ist in dem Schwanzabschnitt 22 des Körpers 16 ausgebildet und weist eine Normgröße auf, um mit der mit einem Gewinde versehenen Antriebswelle eines Kraft- oder Handantriebs (nicht dargestellt) ineinanderzugreifen. Die Bohrungen 24, 26 können bei dem mittleren Bereich 28 des Körperelements 16 verbunden sein. Wenn dies erwünscht ist, kann die Gewindebohrung 26 durch eine konische, gewindelose Bohrung 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 jeder Backen 18 ist von dem benachbarten Backen durch einen Bogen von 120º getrennt. Die Achsen der Durchgänge 30 und der Backen 18 verlaufen bezüglich der Spannfutterachse in einem Winkel, kreuzen jedoch die Spannfutterachse an einem gemeinsamen Punkt vor dem Spannfutterkörper 16. Jeder Backen 18 weist eine Werkzeugeingriffsfläche 32, welche generell parallel zu der Achse des Spannfutterkörpers 16 ist, und Gewindegänge auf der gegenüberliegenden bzw. äußeren Fläche davon auf. Gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung weisen die Gewindegänge 34 eine relativ feine Gewindesteigung auf, das heißt, eine Gewindesteigung, welche größer als 20 Gewindegänge pro Zoll ist, beispielsweise 32 Gewindegänge pro Zoll, und die Gewindegänge sind vorzugsweise von dem Sägezahngewin detyp, obgleich andere Gewindeformen verwendet werden können. Durch Verwenden der Sägezahn-Gewindeform verläuft, die Spannkraft, welche auf die Backengewindegänge 34 ausgeübt wird, im wesentlichen in Axialrichtung zu dem Backen 18, um die Umwandlung des Spanndrehrnoments, welches auf das Spannfutter ausgeübt wird, in eine Greifkraft, welche auf den Werkzeugschaft ausgeübt wird, zu maximieren. Die Verwendung eines Gewindes mit relativ feiner Gewindesteigung führt zu zwei Vorteilen des Spannfutters. Erstens bewirkt die relativ feine Gewindesteigung einen größeren mechanischen Vorteil, so daß ein gegebenes Spanndrehmoment in eine größere Greifkraft umgewandelt wird. Zweitens wird es möglich, austauschbare Backen 18 identischer Gestaltung anstatt geringfügig verschiedener Backen, welche als Gruppe ausgewählt und eingebaut werden müssen, zu verwenden. Der kleinen Exzentrizität, welche von der Verwendung identischer Backenstücke herrührt, kann durch einen Schleifschritt, wie nachfolgend umfassender beschrieben, entgegengewirkt werden.

Eine Umfangsvertiefung 36 ist in dem Körperelement 16 ausgebildet und verläuft in die Durchgänge 30 hinein. Ein geteilter Gewindering 38 mit weiblichen Gewindegängen 40 ist in der Umfangsvertiefung 36 angeordnet und darin durch das vordere Hülsenelement 12 befestigt. Der geteilte Gewindering 38 ist vorzugsweise mit Kerbungen bzw. Zähnen 44 versehen, welche am Umfang ausgebildet sind, und die Außenkanten sind mit einer kleinen Abschrägung versehen, um eine Preßpassung des geteilten Gewinderings 38 in die Bohrung 42 der vorderen Hülse 12 zu ermöglichen. Vorzugsweise ist die vordere Hülse aus einem Strukturkunststoff, wie etwa einem Polycarbonat, einem Polypropylen mit Zusätzen, beispielsweise Polypropylen mit Glaszusätzen, oder einer Mischung von Strukturkunststoffmaterialien ausgebildet. Die Kerbungen bzw. Zähne auf dem Gewindering 38 gewährleisten, daß die vordere Hülse 12 den geteilten Gewindering 38 sicher hält, ohne einer übermäßigen Umfangsspannung ausgesetzt zu werden.

Ein Umfangs-Lagerlaufring 46, welcher mit Vertiefungen versehen oder eine ebene Oberfläche aufweisen kann, ist auf der hinteren Fläche des geteilten Gewinderings 38 ausgebildet, um ein reibungsverminderndes Lager aufzunehmen, beispielsweise die Kugellageranordnung 48. Wenn dies erwünscht ist, kann die Lageranordnung einen Lagerkäfig 49 (siehe Fig. 4) umfassen, welcher die Vielzahl der Kugeln in Anordnung hält, während er diesen zu rollen ermöglicht. Ein Lagerdruckring 50 ist mit einem zentralen Loch 52 versehen, welches eine derartige Größe aufweist, daß eine Preßpassung davon auf das Körperelement 16 erfolgen kann. Auf einer Fläche des Lagerdruckrings 50 ist ein Lagerlaufring 54 ausgebildet, welcher mit Vertiefungen versehen oder eben sein kann, auf welchem die Lageranordnung 48 läuft. Eine Vielzahl von Backenführungen 56 ist um den Umfang des zentralen Lochs 52 in dem Druckring 50 herum ausgebildet, um den Rückzug der Backen 18 dadurch hindurch zu ermöglichen. Die Führungen sind derart gestaltet, daß diese mit dem gezahnten Bereich der Backen 18 übereinstimmen, um ein Verkippen der Backen 18 zu vermindern bzw. verhindern. Um diese Aufgabe zu erfüllen, muß die axiale Länge der Führungen 56 größer als die Gewindesteigung der Gewindegänge 34 auf den Backen 18 sein. Auf dem Außenumfang des Lagerdruckrings 50 können Kerbungen bzw. Zähne 58 ausgebildet sein, und die Außenkanten können abgeschrägt sein, um ein Drücken des Lagerdruckrings 50 in eine Bohrung 60, welche in dem hinteren Hülsenelement 14 ausgebildet ist, zu ermöglichen. Das hintere Hülsenelement 14 umfaßt ferner eine Bohrung 62, welche zum Eingriff mit dem Schwanzabschnitt 22 des Körperelements 16 geeignet ist. Wenn dies erwünscht ist, kann das hintere Hülsenelement 14 weggelassen werden und das vordere Hülsenelement 12 zu dem Schwanzende des Körpers 16 verlängert werden. Diese Alternative ist geeignet, wenn eine Spindelarretierung 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 sein, wie bei 63 angedeutet, oder kann mit Längsrippen oder anderen Vorsprüngen versehen sein, um dem Bediener ein sicheres Greifen davon zu ermöglichen. In gleicher Weise kann die Umfangsfläche des hinteren Hülsenelements 14 bei Verwendung davon gerändelt oder gerippt sein, wenn dies erwünscht ist.

Es sei bemerkt, daß das hintere Hülsenelement 14 an dem Körperelement 16 befestigt ist, während das vordere Hülsenelement 12 an dem geteilten Gewindering 38 befestigt ist. Daher bewirkt eine Relativbewegung des vorderen und des hinteren Hülsenelements 12, 14, daß die Backen 18 vorgeschoben oder zurückgezogen werden, abhängig von der Richtung der Relativbewegung. Wenn das Lager 48 zwischen den relativ gegeneinander bewegten Abschnitten angebracht wird, werden die Reibungsverluste minimiert, und ein maximaler Anteil des ausgeübten Spanndrehmoments wird in eine Spannkraft auf den Werkzeugschaft umgewandelt. Obgleich das Spannfutter der Fig. 2 und 3 manuell bedient werden kann, kann es auch durch den Kraftantrieb betätigt werden.

Wie oben bemerkt, sind die Backen 18 vorzugsweise derart ausgebildet, daß diese miteinander identisch sind. Bei Drei-Backen- Zahnradspannfuttern ist es üblich, die Gewindegänge proportional zu der Gewindesteigung abzusetzen, so daß, wenn die Backen einander berühren, diese sich an der Achse des Spannfutters treffen. Dadurch, daß die Backen identisch gemacht werden, entsteht eine gewisse Exzentrizität, doch wird diese durch die feine Gewindesteigung der Gewindegänge minimiert. Erfindungsgemäß kann ein Schleifvorgang durchgeführt werden, nachdem das Spannfutter zusammengesetzt ist, um die Exzentrizität, welche von der geringfügigen axialen Verschiebung der Backen gegeneinander herrührt, zu beseitigen. Wenn die Exzentrizität beseitigt wird, ist die Zentriergenauigkeit des Spannfutters die gleiche, als ob speziell gefertigte Gruppen von Backen vorgesehen wären.

Im folgenden werden die Fig. 4 und 5 behandelt, welche Spannfutter darstellen, welches eine Drehmomentbegrenzungsvorrichtung und eine Meißelhalte- und Zentriervorrichtung umfaßt. Abschnitte, welche im wesentlichen die gleichen wie bei dem in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind, werden durch die gleichen Bezeichnungen identifiziert, während abgewandelte Abschnitte durch den zusätzlichen Buchstaben "a" bezeichnet werden.

Bei dem in den Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Drehmoment-Begrenzungsvorrichtung vorgesehen, welche ein hörbares "klick" erzeugt, wenn das Spannfutter seine maximale Spannung erreicht hat. Dies kann durch Vorsehen eines gezahnten Rings 64 mit einer Bohrung 66, welche mit dem Außendurchmesser von bzw. den Zähnen oder Kerbungen 44 auf dem geteilten Gewindering 38 ineinandergreift, um den Gewindering 38 am Ort zu arretieren, erreicht werden. Auf dem Umfang des Rings 64 ist eine Reihe flexibler Zähne 68 ausgebildet, welche mit Rippen 70, welche auf der Seitenfläche einer Bohrung 72 in dem vorderen Hülsenelement 12a ausgebildet sind, ineinandergreifen. Wie am deutlichsten in Fig. 5 dargestellt, weisen die flexiblen Zähne 68 eine nach vorne geneigte Kante 68a auf, welche mit den Rippen 70 beim Spannen des Futters ineinandergreift. Wenn ein vorbestimmtes Spanndrehmoment erreicht ist, laufen die Rippen 70 über die flexiblen Zähne 68, wobei ein hörbares "klick" erzeugt wird. Wenn hingegen die vordere Hülse 12a derart gedreht wird, daß die Spannfutterbacken 18 gelöst werden, greifen die Rippen 70 mit den Zähnen 68 ineinander, um das gesamte ausgeübte Drehmoment auf den geteilten Gewindering 38 zu übertragen.

Es sei bemerkt, daß sich die vordere Hülse 12a über die Schnauze 20 des Körperelements 16 hinaus zu dem Bereich erstreckt, wo die Backen 18 in deren vollständig geschlossener Position zusammentreffen. Eine Greifkappe 74 ist an der vorderen Hülse 12a durch Rippen 76, 78 befestigt und wird durch (nicht dargestellte) Längsrippen am Drehen relativ zu der vorderen Hülse gehindert. Die Greifkappe 74 besteht aus einem elastomeren Material, wie etwa natürlichem oder synthetischem Gummi, und weist eine relativ kleine flexible Öffnung 80 auf, welche sich in Ausrichtung mit der Achse des Spannfutterkörperelements 16 befindet. Vorzugsweise wird die Greifkappe 74 aus einem relativ weichen Material mit einer Shore-A-Härte von 40 bis 70 hergestellt. Die Öffnung 80 ist von geeigneter Größe, daß diese sich dehnt, um den Schaft eines Bohrers oder eines anderen Weckzeugs, welches in das Spannfutter eingesteckt wird, zu greifen, und das Werkzeug bei Einspann- bzw. Lösevorgängen zeitweilig zu zentrieren und zu halten.

Bei dem in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die vordere Hülse 12 am Ort gehalten, da diese durch Preßpassung an dem geteilten Gewindering 38 angebracht ist. Bei dem in den Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine andere Einrichtung erforderlich, um die vordere Hülse 12a in Anordnung zu halten. Eine Umfangsvertiefung 82 ist in dem Schnauzenabschnitt 20 des Körperelements 16 ausgebildet, um eine Haltescheibe 84 aufzunehmen, welche in die Bohrung 72 der vorderen Hülse 12a gedrückt wird. Fig. 6A stellt eine Draufsicht der Haltescheibe 84 dar, welche am Umfang ausgebildete Zähne 86 und flexible Eingriffsvorsprünge 88, welche durch eine Reihe von Schlitzen 90, welche in die Scheibe 84 um deren Mittelloch 92 herum geprägt sind, aufweist. Wie in Fig. 6B dargestellt, ist die Haltescheibe 84 flach und relativ dünn, um zu ermöglichen, daß diese auf das Körperelement 16 gedrückt wird und sich in der Vertiefung 82 frei dreht. Die Haltescheibe 84 ist von geeigneter Größe, so daß die Zähne 86 die Bohrung 72 des vorderen Hülsenelements 12a fest greifen. Fig. 6C stellt eine alternative Ausführung einer gezahnten Haltescheibe 84C mit einem abgeschrägten Rand 94 dar. Fig. 6D stellt eine zahnlose Haltescheibe 84d in Draufsicht dar. Wie die gezahnte Haltescheibe 84 weist das Mittelloch 92 Schlitze 90 auf, welche um dessen Kante herum ausgebildet sind, um flexible Eingriffsvorsprünge 88 zu definieren. Fig. 6E stellt den abgeschrägten Rand 96 dar, welcher ein verformbares Greifelement bildet.

Wie oben im Hinblick auf Fig. 5 bemerkt, erfüllt der gezahnte Ring 64 zwei Aufgaben: Erstens hält dieser den geteilten Gewindering 38 am Ort und zweitens bildet er einen Teil der Drehmoment-Begrenzungsvorrichtung. Die Fig. 5A-5G stellen eine Anzahl alternativer Gestaltungen des gezahnten Rings 64 dar. In Fig. 5A ist der Ring 64a mit einer Reihe von Axialschlitzen 98 ausgebildet, welche zwischen dessen Innen- und Außenfläche angeordnet sind. Ein Zahn 100 ist in der Mitte zwischen den Enden jedes Schlitzes 98 angeordnet, wobei dieser mit den Rippen bzw. Zähnen 70, welche an der Bohrung 72 des vorderen Hülsenelements 12a ausgebildet sind, ineinandergreift. Die Schlitze 98 liefern die Flexibilität, welche für die Zahnwirkung erforderlich ist, während die Festigkeit des Rings erhalten bleibt. In den Fig. 5B-5G sind weitere Abwandlungen der Gestaltung des Rings dargestellt. In Fig. 5B ist der Ring 64b mit einer Reihe offener Schlitze 102 versehen, durch weiche sich eine Reihe von Sperrklinken 104 ergibt, welche einen Zahn 106 an dem Ende davon aufweisen, welcher mit den Zähnen 70b an der Bohrung 72 der vorderen Hülse 12a ineinandergreift. In Fig. 5B weist der Zahn 106 ein rechteckiges Profil auf, so daß ein begrenztes Drehmoment übertragen wird, wenn die Hülse 12a im Uhrzeigersinn relativ zu dem Körper 16, wie in Fig. 5B gesehen, gedreht wird, jedoch ein unbegrenztes Drehmoment bei Drehung im Gegenuhrzeigersinn übertragen wird. Dieser Unterschied ist durch die asymmetrische Gestalt des Zahns 70b bedingt. Fig. 5C ist ähnlich zu Fig. 5B, außer, daß der Zahn 108 eine runde anstatt einer rechteckigen Gestalt aufweist und die Hinterseite des Zahns 70c eine entsprechende Gestalt aufweist. Ebenso ist Fig. 5D ähnlich zu Fig. 5B, außer, daß der Zahn 110 eine dreieckige anstatt einer rechteckigen Gestalt aufweist und der Zahn 70d eine entsprechende asymmetrische Gestalt aufweist.

Die Fig. 5E-5G stellen Abwandlungen der Strukturen dar, welche jeweils in den Fig. 5B-5D dargestellt sind. Bei diesen Abwandlungen ist der Zahn 70e, 70f bzw. 70g derart gestaltet, daß dieser im wesentlichen symmetrisch um einen Radius der vorderen Hülse 12a ausgebildet ist, so daß das Spanndrehmoment und das Lösedrehmoment im wesentlichen gleich sind. Es sei darauf hingewiesen, daß das Drehmoment, welches durch die Vorrichtung übertragen wird, hauptsächlich eine Funktion des Winkels der Oberfläche der Zähne 70 und 68, 100, 106, 108 bzw. 110, des Reibungskoeffizienten zwischen den Zähnen, der Kraft, welche erforderlich ist, um die Zähne 68, 100, 106, 108 bzw. 110 einzudrücken oder zu verformen, und der Anzahl der Zähne, welche sich in Berührung befinden, ist. Das Drehmoment steigt an, wenn sich die Zahnoberfläche einem Radius der vorderen Hülse annähert, wenn der Reibungskoeffizient ansteigt, wenn die Steifigkeit der Zähne auf dem Ring 64 ansteigt und wenn die Anzahl der Zähne, welche sich in Berührung befinden, ansteigt. Durch geeignetes Steuern dieser Variablen kann das erwünschte Spann- und Lösedrehmoment vorbestimmt werden.

In den Fig. 7 und 8 ist ein Spannfutter dargestellt, welches besonders zur manuellen Bedienung geeignet ist. Abschnitte, welche im wesentlichen die gleichen wie bei den früheren Ausführungsbeispielen sind, tragen wieder die gleichen Bezeichnungen, während abgewandelte Abschnitte durch "a" oder "b" bezeichnet werden. Das Ausführungsbeispiel von Fig. 7 ist durch die Anordnung der Drehmomentbegrenzungsvorrichtung in dem hinteren Hülsenelement 14a gekennzeichnet. Die Grundstruktur des Körperelements 16, der Backen 18 und des geteilten Gewinderingelements 38, auf welches das vordere Hülsenelement 12b gedrückt wird, ist ähnlich zu dem in Fig. 2 dargestellten, außer, daß eine Greifkappe 74a auf der Oberfläche des vorderen Hülsenelements 12b aufgebracht wird, um die Griffigkeit des Hülsenelements zu verbessern. Die Greifkappe 74a liefert nicht das Werkzeughaltemerkmal, welches in Fig. 4 dargestellt ist, doch ist es ersichtlich, daß dieses Merkmal hinzugefügt werden kann, wenn dies erwünscht ist. Die Anordnung des Lagers 48 und des Lagerdruckrings 50a ist ebenfalls ähnlich zu der in den Fig. 2 und 4 dargestellten, außer, daß keine Kerbungen bzw. Zähne an dem Außenumfang des Lagerdruckrings 50a ausgebildet sind. Bei dem Ausführungsbeispiel von Fig. 7 weist die Bohrung 60a eine geeignete Größe für eine Gleitpassung mit dem Lagerdruckring 50a auf und beherbergt eine Tellerfeder bzw. eine andere Form einer Kompressionsfeder 112, welche das hintere Hülsenelement 14a zu einer hinteren Platte 114 vorspannt, welche durch Preßpassung auf dem Schwanzabschnitt 22 des Körperelements 16 angebracht ist. Wie in Fig. 8 dargestellt, kann die hintere Platte 114 mit einer Vielzahl von Zähnen 116 versehen und das hintere Hülsenelement 14a mit einer Vielzahl radialer Rippen 118 versehen sein. Es sei bemerkt, daß bei einem Einspannvorgang die hintere Hülse 14a gehalten wird, während die vordere Hülse 12b in einer Uhrzeigerrichtung, vom Backenende des Spannfutters aus gesehen, gedreht wird. Bei einem vorbestimmten Drehmoment laufen die Rippen 118 über die Zähne 116, während die hintere Hülse 14a in einer Vorwärtsrichtung gegen die Vorspannung der Feder 112 verschoben wird. Die Zähne 116 auf der hinteren Platte 114 sind geeignet gestaltet, um ein begrenztes Spanndrehmoment und ein unbegrenztes Lösedrehmoment zu erzeugen. Durch Ändern des Winkels der Zahnflächen und der Federkonstanten der Kompressionsfeder 112 können das Spann- und das Lösedrehmoment geändert werden, wie dies erwünscht und oben erläutert ist. Selbstverständlich können die Zähne 116 und die Rippen 118 vertauscht werden, wenn dies erwünscht ist, und es können verschiedene Zahnformen verwendet werden, wie in den Fig. 5-5G angedeutet.

Das erfindungsgemäße Spannfutter weist eine Anzahl von Vorteilen im Hinblick auf die Einfachheit und die Kosten der Herstellung auf. Das Körperelement 16 kann maschinell aus einer Stange relativ kleinen Durchmessers gefertigt werden, da der Lagerdruckring 50 getrennt hergestellt und danach auf das Körperelement gedrückt wird. Dies vermindert die Fertigungskosten für das Körperelement. Bestimmte Abschnitte, wie etwa der geteilte Gewindering und der Lagerdruckring, können mit begrenzten maschinellen Fertigungsschritten aus pulverisiertem Metall geformt bzw. gepreßt oder in anderer Weise kaltgeformt werden. Bei dieser Gestaltung der lasttragenden Abschnitte können die massivere vordere und hintere Hülse aus Strukturkunststoffmaterialien ausgebildet werden, wodurch Gewicht und Herstellungskosten vermindert werden, während es ermöglicht wird, das Spannfutter durch die Verwendung von Farben, Rippenformen, Rändelung oder Erkennungslogos den Kundenwünschen anzupassen.

Die Ausdrücke und Begriffe, welche verwendet wurden, werden als Ausdrücke der Beschreibung und nicht einer Begrenzung verwendet, doch sei bemerkt, daß verschiedene Abwandlungen innerhalb des Umfangs der beanspruchten Erfindung möglich sind.


Anspruch[de]

1. Spannfutter zur Verwendung mit einem manuellen oder kraftgetriebenen Antrieb mit einer drehbaren Antriebswelle, wobei das Spannfutter ein generell zylindrisches Körperelement (16) mit einem Schnauzenabschnitt (20) und einem Schwanzabschnitt (22) und einer ersten Umfangsvertiefung (36), welche zwischen dem Schnauzen- und dem Schwanzabschnitt angebracht ist, wobei der Schwanzabschnitt (22) eine erste Axialbohrung (26) aufweist, welche darin ausgebildet ist, um mit der Antriebswelle des Antriebs ineinanderzugreifen, und der Schnauzenabschnitt (20) eine zweite darin ausgebildete Axialbohrung (24) und eine Vielzahl von winkelig angeordneten Durchgängen (30), welche dadurch hindurch verlaufend ausgebildet sind und die zweite Axialbohrung (24) und die erste Umfangsvertiefung (36) kreuzen, aufweist, eine Vielzahl von Backen (18), welche in jedem der winkelig angeordneten Durchgänge (30) verschiebbar angeordnet sind, wobei jeder der Backen (18) eine Werkzeugeingriffsfläche (32), welche auf einer Seite davon ausgebildet ist, und Gewindegänge (34), welche auf der Seite gegenüber davon ausgebildet sind, aufweist, einen Gewindering (38), welcher drehbar in der ersten Umfangsvertiefung (36) und in Gewindeeingriff mit den Gewindegängen (34) auf den Backen (18) angebracht ist, wobei der Gewindering (38) einen ersten darauf ausgebildeten Lagerlaufring (46) aufweist, ein generell zylindrisches vorderes Hülsenelement (12), welches an dem Gewindering befestigt ist und über dem Schnauzenabschnitt (20) des Körperelements (16) liegend angebracht ist, einen Lagerdruckring (50), welcher an dem Körperelement (16) befestigt ist und einen zweiten Lagerlaufring (54) aufweist, welcher darauf ausgebildet und in Gegenüberstellung mit dem ersten Lagerlaufring (46) angebracht ist, und ein reibungsverminderndes Lager (48), welches zwischen dem ersten und zweiten Laufring (46, 54) angebracht ist, umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerdruckring (50) Aussparungen (56) aufweist, welche dadurch hindurch verlaufend in Ausrichtung mit den Backen (18) ausgebildet sind, wobei die Aussparungen (56) geeignet gestaltet sind, um mit dem gezahnten Bereich der Backen (18) übereinzustimmen, um ein Verkippen der Backen (18) zu vermindern bzw. zu verhindern.

2. Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Axiallänge der Aussparungen (56) größer als die Gewindesteigung der Gewindegänge (34) auf den Backen (18) ist.

3. Spannfutter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerdruckring (50) durch Preßpassung an dem Körperelement (16) angebracht wird.

4. Spannfutter nach einem vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Seite des Lagerdruckrings (50) ein flacher.

Lagerlaufring ausgebildet ist.

5. Spannfutter nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer Seite des Lagerdruckrings (50) eine mit einer Vertiefung versehene Lagerfläche ausgebildet ist.

6. Spannfutter nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Seite des Lagerdruckrings (50) einen in Axialrichtung gerichteten Vorsprung zur radialen Anordnung einer Kompressionsfeder (112) umfaßt.

7. Spannfutter nach einem beliebigen vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenumfang des Lagerdruckrings (50) Kerbungen bzw. Zähne (58) aufweist, welche darauf ausgebildet sind, um eine Preßpassung in eine Bohrung (60) eines hinteren Hülsenelements 14 zu ermöglichen.

8. Spannfutter nach einem beliebigen vorangehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerdruckring (50) aus einem pulverisierten Metall ausgebildet wird.

9. Spannfutter nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerdruckring aus einem kaltgeformten Rohling ausgebildet wird.

10. Spannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Hülsenelement (12) aus einem Strukturkunststoffmaterial ausgebildet wird.







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