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Die Erfindung betrifft ein Spannfutter mit einem zwei Schaftabschnitte ausbildenden Schaft, welcher einendseitig einen Einspannabschnitt zum Einspannen in ein Antriebsorgan ausbildet und der anderendseitig eine Werkzeugaufnahme zur Aufnahme eines Werkzeugs, insbesondere eines Schraubendreherbits ausbildet, mit einem elastischen Element zwischen dem einspannseitigen Schaftabschnitt und dem werkzeugaufnahmeseitigen Schaftabschnitt, zur Ermöglichung einer anschlagbegrenzten Tordierbarkeit des Einspannabschnittes gegenüber der Werkzeugaufnahme.
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Ein derartiges Spannfutter, welches insbesondere mit seinem Einspannabschnitt in einen Elektroschrauber eingespannt werden kann, ist aus dem
US-Patent 3,744,350 vorbekannt. Diese Schrift offenbart eine Vielzahl von unterschiedlich ausgebildeten elastischen Elementen, die zwischen den beiden Schaftabschnitten wirken.
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Die
DE 198 04 081 A1 , aber auch die
DE 41 43 218 A1 beschreiben ein Spannfutter der in Rede stehenden Art. Die dort beschriebenen Lösungen zeichnen sich dadurch aus, dass das elastische Element als Torsionsglied ausgebildet ist, mit einem zwischen seinen beiden Enden liegenden zylindrischen Torsionsabschnitt, wobei die Enden im wesentlichen spielfrei jeweils mit einem der beiden Schaftabschnitte verbunden sind. Die dort beschriebene Lösung ermöglicht eine schmale Bauform.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Spannfutter anzugeben, welches sich in schmaler Bauform fertigen lässt.
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Gelöst wird die Aufgabe zunächst und im Wesentlichen damit, dass das eleastische Element als quer zur Achse des Spannfutters biegbare Biegefeder ausgebildet ist, die die beiden Schaftabschnitte miteinander verbindet. Die Biegefeder kann dabei in einer Höhlung sitzen, die von parallel zueinander verlaufenden Halbschalenabschnitten der Schaftabschnitte ausgebildet werden. Die Halbschalenabschnitte sind über einen in Achsrichtung verlaufenden Spalt voneinander getrennt. Dieser Spalt bildet mit seinen Spaltkanten Anschlagkanten aus. Die beiden von dem Spalt ausgebildeten Anschlagkanten treten in Berührung, wenn die Feder bei Aufbringung eines bestimmten Drehmomentes quer zur Achse des Spannfutters gebogen ist. Es ist eine Biegbarkeit sowohl in Links- als auch in Rechtsrichtung möglich. In vorteilhafter Weise sitzen die beiden in Achsrichtung verlaufenden Einspannkanten der im Wesentlichen rechteckförmigen Biegefeder jeweils in einer Nut, die der hohlen Innenwandung einer der beiden Halbschalen zugeordnet ist.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird des Weiteren durch eine schraubenganggeführte Axialabfederung der beiden Schaftabschnitte gelöst. Das elastische Element lässt sich ebenfalls in einer Höhlung eines der Schaftabschnitte unterbringen. Vorzugsweise besitzt eines der beiden Schaftabschnitte einen Fesselungsabschnitt, der in beiden Achsrichtungen gegenüber dem anderen Schaftabschnitt abgefedert ist. Der Fesselungsabschnitt kann dabei das verbreiterte Ende eines Stößels sein, der mit einem der beiden Schaftabschnitte fest verbunden ist. Der Fesselungsabschnitt kann ein Außengewinde tragen. Dieses Außengewinde kann in eine Gewindebohrung des anderen Schaftabschnittes eingeschraubt werden. Zufolge dieser Gewindegangführung ist mit einfachen Mitteln eine Schraubengangführung erreicht. Es ist aber auch möglich, dass eines der beiden Schaftabschnitte einen radial nach außen ragenden Stift ausbildet, der in einem Schraubengangschlitz des anderen Schaftabschnittes eingreift, um so eine Schraubengangführung auszubilden. Die Schraubengangführung liegt im Bereich außerhalb der Selbsthemmung, sodass ein Zurückfedern/-drehen gewährleistet ist. Der Stößel ist vorzugsweise beidseitig abgefedert. Die Federn können von Druckfedern und insbesondere von Tellerfedern ausgebildet sein. Die eine Feder kann sich auf dem Boden der Gewindebohrung abstützen. Die andere Feder kann sich gegen eines in die Öffnung der Gewindebohrung eingeschraubten Druckstückes abstützen. Durch Einschrauben des Druckstückes können die beiden Federpakete komprimiert werden. Es lässt sich somit eine Vorspannung ausbilden. Das Druckstück kann bspw. durch Splint oder Madenschraube gegen Verdrehen gesichert sein.
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Die Anschläge lassen sich grundsätzlich beliebig ausgestalten. Beispielsweise ist es denkbar, die Anschläge bei der Version mit Axialabfederung von Stoßflächen auszubilden, die bei einer Axialverlagerung in Achsrichtung aufeinandertreten. Bevorzugt ist jedoch eine Ausgestaltung derart, dass die beiden Trennfugen kammartig ineinandergreifen. Die Anschläge werden dabei von einem kammartigen Abschnitt der Trennfuge ausgebildet. Dabei bilden die ineinandergreifenden Schaftabschnitte zwischen sich einen in Achsrichtung verlaufenden Spalt. Vorteilhaft ist es ferner, wenn die Trennfuge von einer Muffe überfangen wird.
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Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht eine anschlagbegrenzte Torsion des einspannseitigen Schaftabschnittes gegenüber dem die Werkzeugaufnahme ausbildenden Schaftabschnitt. Es ist eine elastische Ausweichbarkeit sowohl in Links- als auch in Rechtsrichtung möglich. Es liegt ein beiderseitiges Bewegungsspiel vor. Während der Bewegung der beiden Schaftabschnitte gegeneinander wird entweder die Biegefeder gebogen oder eine der beiden Druckfedern komprimiert. Bis zu einem ersten Grenzdrehmoment verhält sich das Spannfutter wie ein quasi starrer Körper. Das erste Grenzdrehmoment wird durch die Dimensionierung der Biegefeder bzw. der Druckfedern und deren Vorbehandlung definiert. Zusätzlich wird dieses Grenzdrehmoment noch durch die Vorspannung der Druckfedern definiert. Bei Überschreitung des ersten Grenzdrehmomentes gibt das elastische Element nach, wobei sich die beiden Schaftabschnitte gegeneinander tordieren, bis die beiden Anschläge gegeneinander stoßen. Zwischen den beiden Grenzdrehmomenten können sich die beiden Schaftabschnitte um das Bewegungsspiel gegeneinander verdrehen. Sobald die Anschläge gegeneinander stoßen, wirkt das Spannfutter wieder als quasi starrer Körper. Zur Funktionsweise wird im Weiteren auf den gesamten Offenbarungsgehalt der DE-Offenlegungsschrift
DE 198 04 081 A1 verwiesen.
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Der Gegenstand der Erfindung ist nachstehend anhand zweier zeichnerisch veranschaulichter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
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1: ein erfindungsgemäßes Spannfutter eines ersten Ausführungsbeispiels in Ansicht;
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2: einen Schnitt gemäß der Linie II-II in 1;
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3: einen Schnitt gemäß der Linie III-III in 2;
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4: ein erfindungsgemäßes Spannfutter eines zweiten Ausführungsbeispiels in Ansicht;
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5: einen Schnitt gemäß der Linie V-V in 4 und
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6: einen Schnitt gemäß der Linie VI-VI in 5.
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Das Spannfutter gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, dargestellt in den 1 bis 3, besitzt einen mehrkantförmigen, insbesondere sechskantförmigen Einspannabschnitt 1, mittels welchem das Spannfutter in ein Antriebsorgan, bspw. eine Bohrmaschine, einspannbar ist. Das Ende des Einspannabschnittes sitzt formschlüssig, sowohl in radialer, als auch in axialer Richtung gesichert, in dem einen Ende des einspannseitigen Schaftabschnittes 6. Das andere Ende des Schaftabschnittes 6 ist als Halbschalenabschnitt 3 ausgebildet. Parallel dazu bildet das eine Ende des sich anschließenden, werkzeugaufnahmeseitigen Schaftabschnittes 5 ebenfalls einen Halbschalenabschnitt 3'. Die Halbschalenabschnitte werden jeweils durch einen axial geschnittenen zylinderförmigen Rohrabschnitt gebildet.
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Die beiden Halbschalenabschnitte 3, 3' bilden zwischen sich einen in Achsrichtung verlaufenden, Anschlagkanten 4, 4' bildenden Spalt 14 aus.
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In der durch die beiden Halbschalenabschnitte 3, 3' gebildeten Höhlung 10 sitzt parallel zur axialen Ebene eine im Wesentlichen rechteckförmig ausgebildete Biegefeder 7.
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Das andere Ende des Schaftabschnittes 5 besitzt eine Werkzeugaufnahme 2, welche ein Mehrkantprofil, insbesondere Sechskantprofil, zum Einstecken eines Bits 18 aufweist. Der Bit 18 besitzt an seinem Mehrkantabschnitt Eckausnehmungen, in welche eine Kugel 17 drückt, um den Bit 18 in einer gefesselten Lage in der Werkzeugaufnahme 2 zu halten. Die Kugel 17 kann durch Verschieben einer Betätigungshülse 16 in eine Freigabestellung verlagert werden. Die Betätigung der Betätigungshülse 16 erfolgt durch Axialverlagerung derselben gegen den Druck einer Feder 19. Die Betätigungshülse 16 überfängt eine Muffe 15, welche wiederum den Bereich der Halbschalenabschnitt 3, 3' der Schaftabschnitte 5, 6 überfängt. Die Muffe 15 ist über Halteringe 20 mit den beiden Schaftabschnitten verbunden. So sind die beiden Schaftabschnitte 5, 6 axial zueinander gefesselt, können sich aber gegeneinander um den durch die Breite des Spaltes 14 vordefinierten Winkelbetrag verdrehen.
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Die beiden Einspannkanten 8, 8' der Biegefeder 7 sind je in eine Nut 9, 9' eingepresst, die jeweils von einer der beiden Halbschalenabschnitte 3, 3' ausgebildet wird.
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Um die beiden Schaftabschnitte 5, 6 gegeneinander verdrehen zu können, muss ein gewisses Grenzdrehmoment, welches durch den Härteverlauf bzw. die Vorbehandlung der Biegefeder 7 bestimmt ist, überschritten werden. Bis zum Erreichen des Grenzdrehmoments verhält sich das Spannfutter im Wesentlichen wie ein quasi starrer Körper. Bei Überschreiten des Grenzdrehmoments beginnt die Torsion des Spannfutters, wobei die beiden Schaftabschnitte 5, 6 gegeneinander verdreht werden und sich die Biegefeder 7 quer zur Achse des Spannfutters durchbiegt. Werden die beiden Schaftabschnitte 5, 6 nun weiter gegeneinander verdreht, so stoßen die beiden Halbschalenabschnitte 3, 3' mit ihren Anschlagkanten 4, 4' gegeneinander, sodass eine unmittelbare Drehmomentmitnahme der beiden Schaftabschnitte 5, 6 gegeben ist. Damit endet die Torsion des Spannfutters, welches sich nun wieder wie ein quasi starrer Körper verhält.
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Das zweite Ausführungsbeispiel des Spannfutters, dargestellt in den 4 bis 6, gleicht in Form und Funktion dem ersten Ausführungsbeispiel.
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Die beiden Schaftabschnitt 5, 6 sind hier durch eine schraubenganggeführte Axialabfederung miteinander verbunden. Der werkzeugaufnahmeseitige Schaftabschnitt 5 besitzt an seinem einspannseitigen Ende eine Gewindebohrung 24, welche in axialer Richtung verläuft. In die Gewindebohrung 24 eingeschraubt befindet sich ein Fesselungsabschnitt, welcher das verbreiterte Ende 12' eines Stößels 12 ist, das ein Außengewinde besitzt. Der Stößel 12 wird beidseitig durch je ein paar vorgespannter geeigneter Druckfedern 25 abgefedert, wobei sich die Federn 25 einerseits am Boden 28 der Gewindebohrung 24, andererseits an einem in die Öffnung der Gewindebohrung 24 eingeschraubten Druckstück 23 abstützen. Das Druckstück 23 wird durch eine Madenschraube 22 oder einen Gewindestift in der Gewindebohrung 24 drehfest arretiert.
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Das andere Ende des Stößels 12 ist ein zylindrischer Stab, der von einer Bohrung am werkzeugaufnahmeseitigen Ende des Schaftabschnittes 6 aufgenommen und dort mittels eines Zylinderstiftes 21 sowohl in axialer als auch in radialer Richtung gesichert wird.
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Der werkzeugaufnahmeseitige Schaftabschnitt 5 bildet an seinem einspannseitigen Ende vier ringsegmentförmig ausgebildete Finger 29, die kammartig in ringsegmentförmig ausgebildete Ausnehmungen 30 am werkzeugaufnahmeseitigen Ende des einspannseitigen Schaftabschnitt 6 eingreifen. Die Ausnehmungen 30 sind breiter ausgebildet als die Finger 29 und belassen so beidseitig der Finger je eine Trennfuge 14. Die Kanten der Trennfugen 14 bilden Anschlagkanten 4, 4' der ineinandergreifenden Schaftabschnitte 5, 6. Der Bereich der Trennfugen 14 wird von einer Muffe 15 überfangen, welche durch Halteringe 20 mit den beiden Schaftabschnitten 5, 6 verbunden ist.
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Der Schaftabschnitt 6 weist im Bereich der Halteringe 20 eine breite Ringnut auf, damit der Schaftabschnitt 6 in axialer Richtung beweglich bleibt.
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Das zweite Ausführungsbeispiel des Spannfutters verhält sich wie das erste Ausführungsbeispiel bis zum Erreichen des ersten Grenzdrehmomentes als quasi starrer Körper. Wird das erste Grenzdrehmoment überschritten, beginnen die beiden Schaftabschnitte 5, 6 sich gegeneinander zu verdrehen. Dabei wird der formschlüssig im Schaftabschnitt 6 gehaltene Stößel 12 mit seinem breiten Ende 12' gegen den Druck der Federn 25 weiter in die Gewindebohrung 24 hin – ein – oder, abhängig von der Drehrichtung, weiter herausgeschraubt, bis die Anschlagkanten 4, 4' der beiden Schaftabschnitte 5, 6 gegeneinanderstoßen.
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Um die durch den Gewindegang entstehende Bewegung in axiale Richtung zu ermöglichen, sind die beiden Schaftabschnitte 5, 6 beabstandet zueinander angeordnet.