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Dokumentenidentifikation DE69914918T2 09.12.2004
EP-Veröffentlichungsnummer 0001101553
Titel Selbstverriegelbares Futter
Anmelder Chum Power Machinery Corp., Ta Li, Taichung, TW
Erfinder Kuo, Wen-Chin, Ta Li City, Taichung Hsien, TW
Vertreter PAe Reinhard, Skuhra, Weise & Partner GbR, 80801 München
DE-Aktenzeichen 69914918
Vertragsstaaten DE, ES, FR, GB, IT
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 11.11.1999
EP-Aktenzeichen 991219999
EP-Offenlegungsdatum 23.05.2001
EP date of grant 18.02.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.12.2004
IPC-Hauptklasse B23B 31/12

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Bohrfutter zur Benutzung mit elektrischen oder pneumatischen Antrieben und, genauer gesagt, auf ein Futter mit einem Hülsenteil, welches manuell betreibbar oder selbstspannend ist und die Einspannkraft erhöht.

Ein Bohrfutter nach dem Stand der Technik, wie in 1 dargestellt, besteht hauptsächlich aus einem Körper zur Aufnahme einer Spindel, wobei das Körperäußere ein einstellbares und ein klemmendes Abdeckgehäuse besitzt und wobei der Körper mehrere Backenteile besitzt, die in dem Körperteil angeordnet sind, wobei eine Drehung des verstellbaren Abdeckgehäuses das Ausstrecken oder Einziehen der Backenteile steuert, die den Bohrer spannen oder loslassen.

Der Benutzer eines Bohrfutters nach dem Stand der Technik muß das verstellbare Abdeckgehäuse mit einer Hand drehen, während er den Bohrer in den Backenteilen hält, bis der Bohrer in Stellung verspannt ist. Dies ist nicht nur ungünstig zu handhaben, da die begrenzte Fläche, die auf dem verstellbaren Abdeckgehäuse zur Verfügung steht, es oft erschwert, zu bestimmen, ob genug Spannkraft zwischen dem Bohrer und den Backenteilen angelegt worden ist. Wenn die Spannkraft um den Bohrer nicht ausreichend ist, muß die Maschine abgeschaltet werden und das verstellbare Abdeckgehäuse per Hand zum Befestigen des Bohrers gedreht werden. Neben dieser unpraktischen Handhabung kann das verstellbare Abdeckgehäuse und das Spannabdeckgehäuse zusätzlich noch in Bewegung sein und ein Verletzungsrisiko des Benutzers darstellen.

Ein Selbstspannfutter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist bereits in der Druckschrift DE 299 13 083 U1 enthalten. In dieser bekannten Ausgestaltung besteht ein Abdeckgehäuse aus einem stationären oberen Abdeckgehäuse und einem stationären unteren Abdeckgehäuse und einem schwenkbaren Ring. Dieser Ring umfaßt ein Innengewinde, welches in ein anderes Gewinde des unteren Abdeckgehäuses eingreift, wobei ein Drehen des Ringes einen Axiallagerring aus einem Eingriff mit Zähnen eines zusätzlichen Verbindungsringes absenkt. Andererseits befindet sich dieser Verbindungsring in permanentem Eingriff mit der Gewindemuffe. Dieses bekannte Selbstspannfutter arbeitet gut, jedoch benötigt seine Herstellung mit der speziellen Ausgestaltung des Gehäuses und seiner Eingriffsanordnung eine Verbesserung, um die Anzahl der beteiligten Teile zu reduzieren, wobei das Gleiche unter Bezugnahme auf eine einfache Handhabung gilt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Selbstspannfutter gemäß Anspruch 1 geliefert. Ferner sind vorteilhafte Ausführungsbeispiele davon durch die abhängigen Ansprüche 2 bis 9 gekennzeichnet.

Vorteilhaft wird durch die vorliegende Erfindung ein normaler Backenklemmeffekt und eine Selbstverriegelungs- bzw. Selbstspann-Funktion durch ein manuelles Greifen des oberen Abdeckgehäuses erreicht, um den Axiallagerring und die Gewindemuffe mittels flacher und tiefer Ausnehmungen zu betätigen, welche auf dem oberen Abdeckgehäuse vorgesehen sind. Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist ein zusätzlicher verschleißfester Ring zwischen dem Axiallagerring und der Gewindemuffe vorgesehen.

Ferner liefert die vorliegende Erfindung eine zusätzliche Sicherheit durch Verhindern, daß das Abdeckgehäuse sich zusammen mit der Spindel dreht, durch Anpassen des Verbindungsteils an die Antriebseinrichtung, und es ist vorteilhaft möglich, die Muttern durch den Vorwärts- und Rückwärtsbetrieb der Antriebseinrichtung mittels eines festen Eingriffs des Körperteils und der Hülse zu lockern.

Ferner liefert die vorliegende Erfindung vorteilhaft eine Einrichtung zum manuellen Befestigen oder Lockern der Spannkraft auf einen Bohrer durch eine Benutzung eines stabförmigen Werkzeugs, welches in Löcher eingesetzt ist, die in der Gewindemuffe vorgesehen sind, in Verbindung mit einem Schraubenschlüssel und der Hülse, wobei die Kraft an das stabförmige Werkzeug und an den Schraubenschlüssel in entgegengesetzten Richtungen angelegt ist.

Ausführungsbeispiele und weitere Merkmale der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen:

1 eine dreidimensionale Ansicht einer Futtereinheit für eine elektrische Bohrmaschine nach dem Stand der Technik;

2 eine Explosionsansicht eines Futters gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

3 einen Querschnitt des Futters gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

4 einen Querschnitt des Futters in seinem normalen Betriebsmodus gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

5 einen Querschnitt des Futters in seinem Stoßbetriebsmodus gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

6 eine schematische Zeichnung des Futters mit einem stabförmigen Werkzeug und einem Schraubenschlüssel gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und

7 eine schematische Zeichnung des Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung mit eingesetzter Mutter.

Bezüglich den 2 und 3 gehören zu dem Futter:

ein zylindrischer Körper 10, der einen Vorderabschnitt 11, einen Kranz 12 und einen Hinterabschnitt 13 aufweist, wobei der Vorderabschnitt ein darin gebildetes, mittiges Durchgangsloch 14, der Kranz 12 winklig angeordnete Führungskanäle 15, welche das mittige Durchgangsloch 14 kreuzen, und wobei der Hinterabschnitt 13 ein Gewindeloch 16, das passend zur Spindel 91 der Antriebseinrichtung 90 ausgebildet ist, und eine Einstellrille 17 an seiner Basis aufweist;

mehrere Backenteile 20, welche gleitend verschiebbar in den Führungskanälen 15 angeordnet sind, wobei jedes Backenteil eine an der Außenseite gebildete Gewindefläche 21 und eine Einspannfläche 22 an seiner vorwärts gerichteten Innenfläche aufweist;

eine Gewindemuffe 30, die rings um den Kranz 12 des Körpers 10 herum angeordnet ist, wobei die Gewindemuffe 30 an seiner Innenfläche eine konisch ausgebildete Schraubgewindefläche 31 aufweist, die sich im Gewindeeingriff mit der Gewindefläche 21 der Backenteile 20 befindet, wobei die Gewindemuffe 30 an ihrer Oberfläche mehrere ausgenommene Löcher 32 und an der Unterseite eine Anzahl an Zähnen 33 besitzt;

eine Muffenabdeckung 34, die axial um den Vorderabschnitt 11 des Körpers 10 zum Berühren der Gewindemuffe 30 montiert ist;

eine flexible Axiallagerringanordnung 40 mit einer Feder 41 und einem Axiallagerring 42, wobei der Axiallagerring 42 ringförmig und mit mehreren erhabenen zahnförmigen Teilen 43 mit schrägen Seiten um seinen Außenumfang herum passend zu den Zähnen 33 auf der Gewindemuffe 30 ausgebildet ist und wobei die Feder 41 entlang der unteren Kante des Axiallagerringes 42 zum flexiblen Halten des Axiallagerringes 42 eingesetzt ist;

ein Abdeckgehäuse 50, bestehend aus einem oberen Abdeckgehäuse 51 und einem unteren Abdeckgehäuse 57. Das obere Abdeckgehäuse 51 besitzt eine Öffnung an seiner Ober- und Unterseite zum Einsetzen des Vorderabschnitts 11 des Körpers 10, wobei ein Einspannring 52 um die innere Wand seiner oberen Öffnung herum angeordnet ist und wobei abwechselnd tiefe und flache Verriegelungsausnehmungen 53, 54 zur Aufnahme der zahnförmigen Teile 43 auf dem Axiallagerring 42 angeordnet sind und wobei keilförmige Anschläge 55 entlang seinen äußeren Kanten gebildet sind. Es sind Abdeckungen über die obere und untere Öffnung zum Abdecken des Hinterabschnitts 13 des Körpers 10 vorgesehen, wobei die obere Öffnung des unteren Abdeckgehäuses 57 über die keilförmigen Anschläge 55 auf dem oberen Abdeckgehäuse 51 zum Beibehalten der axialen Stellung des unteren Abdeckgehäuses 57 eingreifbar ist, und wobei seine innere Oberfläche mit mehreren vertikalen Ausnehmungskanälen 58 zum gleitend verschiebbaren Eingreifen der zahnförmigen Teile 43 auf dem Axiallagerring 42 versehen ist, wobei die untere Öffnung zum Einsetzen des Hinterabschnitts 13 und des Einstellelementes 18, das in der Einstellrille 17 angeordnet ist, vorgesehen ist, und wobei es auch mit fächerförmigen Schlitzen 59, die auf jeder Seite der unteren Öffnung zum Einsetzen des Verbindungselementes 80 gebildet sind, ausgestattet ist;

ein verschleißfester Ring 60, der aus einem verschleißfesten Material hergestellt ist, der an der unteren Öffnung des oberen Abdeckgehäuses 51 montiert ist, wobei das untere Abdeckgehäuse 51 tiefe und flache Verriegelungsausnehmungen 53, 54 besitzt, die entgegengesetzt den tiefen und flachen Ausnehmungen des Rings 61, 62 zum Eingriff und Schutz des oberen Abdeckgehäuses 51 angeordnet sind und wobei auf beiden Seiten der tiefen und flachen Ausnehmungen 61, 62 schräge zahnförmige Teile 43 angeordnet sind, welche die obere und untere Bewegung der Zähne beim Drehen des verschleißfesten Ringes 60 unterstützen;

eine Hülse 70 mit einem Einstellelement 71 und einem Hülsenteil 72, wobei das Einstellelement 71 ein zylindrisches mittiges Durchgangsloch und mehrere Einstellstege 73 besitzt, die sich von der Innenwand zum Eingreifen des Vorderabschnitts 11 des Körpers 10 abheben und wobei sich eine Anschlagflansch 74 um die äußere Wand herum abhebt, die eine Stützfläche mit dem Spannring 52 auf dem oberen Abdeckgehäuse 51 bildet, wenn das Einstellelement 71 in den Vorderabschnitt 11 eingesetzt ist und wobei mehrere der winkligen Ausnehmungen 75 innerhalb des Hülsenteils 72 zum Einsetzen der Mutter 94 angeordnet sind;

zwei Lageranordnungen, die aus einem Lagerring 76 und einer Unterlegscheibe 77, die aufeinandergebracht sind, bestehen und einzeln zwischen die Anschlagflansch 74 und dem Spannring 52, und zwischen der Gewindemuffe 30 und dem Kranz 12 zum Gewährleisten einer sanften Bewegung und einer reduzierten Reibung eingesetzt sind; und

ein Verbindungselement 80 mit einer Ringform, das zwischen der Feder 41 und dem unteren Abdeckgehäuse 57 angeordnet ist, wobei dessen Unterseite mit mehreren Verbindungsstücken 81 versehen ist, wobei die Verbindungsstücke 81 durch die fächerförmigen Schlitze 59 verbunden mit dem Bolzen 92 auf der Antriebseinrichtung 90 einsetzbar, von der Kraft der Feder 41 abhängig und in Berührung mit dem vorderen Ende der Antriebseinrichtung 90 angeordnet sind.

Da nun die obige Konstruktion verständlich ist, wird im folgenden der Betrieb der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird am besten mittels der vorangehenden Beschreibung eines Bohrers 93, der mittels dem Futter eingespannt ist, dargestellt. Der Bohrer 93 ist zwischen dem mittigen Durchgangsloch 14 und der Einspannfläche 22 jedes Backenteils 20 eingesetzt. Da sich die Spindel 91 schnell in ihrer Betriebsrichtung dreht, drehen sich das mittige Durchgangsloch 14 und die Backenteile 20 darüber sofort mit. Durch den Betrieb der konisch ausgebildeten Gewindefläche 31 der Gewindemuffe 30 zusammen mit der Gewindefläche 21 der Backenteile 20 neigen sich die Backenteile 20 sofort nach oben und bewirken eine schrittweise Bewegung des äußeren Endes der Backenteile 20 zu deren Mittelpunkt, ein Herunterspannen bzw. ein Anziehen an dem Bohrer 93 und ein Erhöhen der Stärke der Einspannfläche 22 zum Liefern eines festen Einspannens. Den Backenteilen 20 ist es wegen der Anwesenheit des Bohrers 93 nicht erlaubt, sich weiter vorwärts zu bewegen. Die Gewindefläche 21 und die konisch ausgebildete Gewindefläche 31 der Gewindemuffe 30 sind im Gewindeeingriff für ein gleichzeitiges Drehen der Gewindemuffe 30 und des Körpers 10 verbunden, wobei das obere Abdeckgehäuse 51, das untere Abdeckgehäuse 57, die Feder 41 und der Axiallagerring 42 als eine Einheit miteinander verbunden sind, da das Verbindungselement 80 im Eingriff mit dem Bolzen 92 der Antriebseinrichtung 90 ist und sich somit nicht entlang mit der Spindel 91 dreht, wodurch zusätzliche Eigenschaften und Sicherheit während der Benutzung geliefert werden.

4 zeigt eine schematische Ansicht der vorliegenden Erfindung im normalen Betriebsmodus. Beim Anlegen der Kraft an das obere Abdeckgehäuse 51 stellt der Benutzer die Rotationsstellung ein und wählt die Eingriffsstellung zwischen den flachen Ausnehmungen 62 auf dem verschleißfesten Ring 60 und den zahnförmigen Teilen 43 aus. Zu diesem Zeitpunkt wird der Axiallagerring 42 durch den verschleißfesten Ring 60 gehalten und sich nach unten bewegen, die Zähne 44 werden sich von den Zähnen 33 auf der Gewindemuffe 30 lösen, wodurch die Gewindemuffe 30 während dem Drehen frei von jeglichem Kontakt ist.

5 zeigt eine schematische Ansicht der vorliegenden Erfindung im Stoßbetriebsmodus. Wenn sich beim Bohren der Bohrer 93 in Betriebsrichtung dreht und von einem beachtlichen Widerstand abhängt oder wenn die Einspannkraft um den Bohrer 93 herum nicht ausreicht, kann das obere Abdeckgehäuse 51 während dem Betrieb oder der Ruhestellung gedreht werden, so daß der verschleißfeste Ring 60 sich zu den tiefen Ausnehmungen 61 ohne Sicherheitsbedenken dreht, da sich das obere Abdeckgehäuse beim Betrieb nicht dreht.

Zu diesem Zeitpunkt wird sich der Axiallagerring 42 wegen dem Biegebetrieb der Feder 41 nach unten bewegen und die zahnförmigen Teile 43 werden mit den tiefen Ausnehmungen 61 eingreifen und die Zähne 44 werden gleichzeitig mit den Zähnen 44 auf den Axiallagerring 42 eingreifen und der drehend angeordnete Axiallagerring 42 wird sich auf- und abwärts in den Ausnehmungskanälen 58 bewegen, die in dem unteren Abdeckgehäuse 57 zum festeren Eingreifen der Gewindefläche 31 auf der Gewindemuffe 30 und der Gewindefläche 21 auf den Backenteilen 20 angeordnet sind, wobei die zwischen den Gewinden bestehende Lücke ausgeschaltet und die Stabilität der Einspannkraft und der Wert des ausgeübten Drehmomentes erhöht wird.

6 zeigt die Stellung des Loches 56 in dem oberen Abdeckgehäuse 51, welches gegenüber dem ausgenommenen Loch 32 auf der Gewindemuffe 30 angeordnet ist und zum Einsetzen des stabförmigen Werkzeuges 96 in das ausgenommene Loch 32 durch das Loch 56 hindurch vorgesehen ist und zum Gewährleisten eines engeren Eingriffs der Gewindefläche 31 auf der Gewindemuffe 30 und der Gewindefläche 21 auf den Backenteilen 20 zum Herstellen eines manuellen Lösens oder Befestigens des Bohrers 93 mittels Einführen des Schraubenschlüssels 95 über die Hülse 70 und Ausüben einer Kraft in entgegengesetzter Richtung.

Und unter Bezugnahme auf 7 zeigt diese mehrere winklige Ausnehmungen 75, die um die Innenwand der Hülse 70 herum angeordnet sind, die zum Einsetzen der Mutter 94 vorgesehen sind und ein Drehen der Spindel 91 gewährleisten und ein Lösen oder Befestigen der Mutter 94 bewirken.


Anspruch[de]
  1. Selbstspannfutter, welches an eine drehende Spindel (91) angepaßt ist, mit:

    einem zylindrischen Körper (10), bestehend aus einem Vorderabschnitt (11), einem Kranz (12) und einem Hinterabschnitt (13), wobei der Vorderabschnitt ein mittiges Durchgangsloch (14) aufweist, wobei der Kranz (12) mit winklig angeordneten Führungskanälen (15) versehen ist, und wobei der Hinterabschnitt (13) für eine Befestigung auf der Spindel (91) einer Antriebseinrichtung (90) ausgebildet ist;

    mehreren Backenteilen (20), die gleitend verschiebbar in den Führungskanälen (15) angeordnet sind, wobei jedes Backenteil eine an der Außenseite gebildete Gewindefläche (21) aufweist;

    einer Gewindemuffe (30), die rings um den Kranz (12) des Körpers (10) herum im Gewindeeingriff mit der Gewindefläche (21) der Backenteile (20) angeordnet ist;

    einer Muffenabdeckung (34), die axial um den Körper (10) herum für einen Eingriff der Gewindemuffe (30) mit den Backenteilen (20) montiert ist;

    einem Abdeckgehäuse (50), bestehend aus einem oberen Abdeckgehäuse (51) und einem unteren Abdeckgehäuse (57), welche den Vorderabschnitt (11) und den Hinterabschnitt (13) des Körpers (10) abdecken;

    einer flexiblen Axiallagerringanordnung (40), die in das untere Abdeckgehäuse (57) eingesetzt ist, bestehend aus einer Feder (41) und einem Axiallagerring (42), wobei sich der Axiallagerring (42) mit dem unteren Abdeckgehäuse (57) im gleitend verschiebbaren, axialen Wirkeingriff befindet und zahnförmige Teile (43) aufweist;

    einer Hülse (70), die an dem Vorderabschnitt (11) des Körpers (10) befestigt ist und die einem axialen Anordnen des oberen Abdeckgehäuses (51) und der Muffenabdeckung (34) dient;

    einer ersten Lageranordnung, die zwischen der Gewindemuffe (30) und dem Kranz (12) eingesetzt ist; und mit

    einem Verbindungselement (80), welches das untere Abdeckgehäuse (57) durchsetzt und mit der Antriebseinrichtung (90) verbunden ist, um das Abdeckgehäuse (50, 51, 57) am Drehen zusammen mit der Spindel (91) während einer Benutzung zu hindern,

    gekennzeichnet durch

    eine zweite Lageranordnung (76, 77), die zwischen der Hülse (70) und dem oberen Abdeckgehäuse (51) eingesetzt ist,

    wobei das obere Abdeckgehäuse (51) sich abwechselnde tiefe und flache Verriegelungsausnehmungen (53, 54) aufweist, um mit den zahnförmigen. Teilen (43) auf dem Axiallagerring (42) zusammenzupassen, und drehbar ist, um eine obere und untere axiale Anordnung des Axiallagerringes (42) zu erreichen, und

    wobei die Spann- und Selbstsperr-Funktion in der oberen axialen Anordnung des Axiallagerringes (42) erreichbar ist.
  2. Selbstspannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindemuffe (30) mehrere ausgenommene Löcher (32), welche auf ihrer Oberfläche gebildet sind, und mehrere Zähne (33), welche an ihrer Unterseite gebildet sind, aufweist.
  3. Selbstspannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Axiallagerring (42) kreisförmig ausgebildet ist und mit mehreren zahnförmigen Teilen (43) um seine Kanten herum und mit einer Vielzahl an Zähnen (44) ausgestattet ist, welche auf der oberen Kante des Axiallagerringes (42) zum Zusammenpassen mit den Zähnen (33) auf der Gewindemuffe (30) gebildet sind.
  4. Selbstspannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Abdeckgehäuse (51) ein Loch (56), welches innerhalb der Wand gebildet ist, und keilförmige Anschläge (53) aufweist, welche an der Wand für eine axiale Anordnung des unteren Abdeckgehäuses (57) angeordnet sind.
  5. Selbstspannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein verschleißfester Ring (60) gegenüber den tiefen und flachen Verriegelungsausnehmungen (53, 54) auf dem oberen Abdeckgehäuse (51) angeordnet ist.
  6. Selbstspannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche des unteren Abdeckgehäuses (57) mit mehreren vertikalen Ausnehmungskanälen (58) zum gleitend axial verschiebbaren Eingreifen mit den zahnförmigen Teilen (43) auf dem Axiallagerring (42) versehen ist.
  7. Selbstspannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Seite der unteren Öffnung des unteren Abdeckgehäuses (57) mit fächerförmigen Schlitzen (49) ausgebildet ist.
  8. Selbstspannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (80), welches ringförmig ausgebildet ist, mit mehreren Verbindungsstücken (81) versehen ist, wobei die Verbindungsstücke (81) durch die fächerförmigen Schlitze (59) zum Bilden einer Gesamteinheit mit der Antriebseinrichtung (90) einsetzbar sind.
  9. Selbstspannfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (70) eine Vielzahl an winkligen Ausnehmungen (75) aufweist, welche zum Lösen oder Festziehen einer Mutter (94) oder für einen Eingriff eines Schraubenschlüssels vorgesehen sind, und welche mit einer entgegengesetzten Kraft von einem stangenförmigen Werkzeug (96) in Verbindung stehen, welches in das Einsetzloch (56) platziert ist, welches eine feste Verbindung zwischen der Gewindefläche (31, 21) auf der Gewindemuffe (30) und den Backenteilen (20) herstellen kann.
Es folgen 7 Blatt Zeichnungen






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