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BEZEICHNUNG DER ERFINDUNG
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BOHRFUTTER MIT DREHMOMENTINDIKATOR
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Futter bzw. Bohrfutter
bzw. Spannfutter zur Verwendung mit Bohrern oder mit elektrischen
oder pneumatischen, kraftbetriebenen bzw. kraftbetätigten Mitnehmern
bzw. Treibern bzw. Schraubendrehern bzw. -ziehern. Insbesondere
bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Futter vom nutlosen
Typ, welches von Hand oder durch Betätigung des Mitnehmermotors
festgezogen oder gelöst
bzw. gelockert werden kann.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Handbetätigte, elektrische
und pneumatische Werkzeug-Mitnehmer sind wohl bekannt. Obwohl Spiralbohrer
bzw. Wendelbohrer die am meisten üblichen Werkzeuge an solchen
Mitnehmern sind, können
die Werkzeuge ebenfalls Schraubendreher bzw. -zieher, Steckschlüssel, Senker,
montierte Schleifsteine und andere Schneid- oder Abschleifwerkzeuge
aufweisen. Da die Werkzeugschafte einen sich ändernden Durchmesser oder einen
polygonalen Querschnitt aufweisen können, ist die Vorrichtung in üblicher
Weise mit einem Futter versehen, das über einen verhältnismäßig weiten
Bereich einstellbar ist. Das Futter kann an dem Mitnehmer mittels
einer Gewindebohrung oder Kegelbohrung angebracht sein.
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Eine
Vielfalt von Futtern ist in der Technik entwickelt worden. Bei einem
Schrägbackenfutter
weist ein Futterkörper
drei Durchgänge
auf, die um etwa 120 Grad voneinander angeordnet sind. Die Durchgänge sind so
konfiguriert bzw. ausgestaltet, dass ihre Mittellinien an einem
Punkt entlang der Futterachse vor dem Futter auftreffen. Die Durchgänge zwingen
drei Backen, die in den Durchgängen
beweglich bzw. bewegbar sind, einen zylindrischen oder polygonalen
Werkzeugschaft zu ergreifen, der annähernd entlang der Futtermittelachse angeordnet
ist. Das Futter weist eine Mutter auf, die um die Futtermitte rotiert
bzw. sich dreht und die mit Gewinden an den Backen in Eingriff kommt,
so dass eine Rotation bzw. Drehung der Mutter die Backen in jeder Richtung
innerhalb der Durchgänge
bewegt. Der Körper
ist an der Antriebswelle eines Mitnehmers angebracht und so konfiguriert
bzw. ausgestaltet, dass eine Rotation bzw. Drehung des Körpers in
einer Richtung in Bezug auf die Mutter die Backen in eine Einspannbeziehung
mit dem Werkzeugschaft zwingt, während
eine Rotation bzw. Drehung in der entgegengesetzten Richtung die
Einspannbeziehung freigibt bzw. löst. Das Futter kann nutlos
sein, wenn es mittels Hand gedreht wird. Verschiedene Ausgestaltungen
von nutlosen Futtern sind in der Technik bekannt und sie sind für eine Vielzahl
von Anwendungen wünschenswert.
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DE 101 11 750 A1 offenbart
ein Veriegelungsfutter, bei dem eine erste Laufrille eine Ratsche
und eine zweite Laufrille eine Sperrklinke definiert. Ratsche und
Sperrklinke verhindern, daß sich
die zweite Laufrille bezüglich
der ersten Laufrille in der öffnenden
Richtung dreht.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung erkennt Erwägungen bzw. Überlegungen
hinsichtlich der Konstruktionen und Verfahren nach dem Stand der
Technik an und wendet sich derartigen Erwägungen zu. Bei einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung weist das Futter einen im allgemeinen
zylindrischen Körper
mit einem Vorderabschnitt bzw. -teil und einem Hinter- bzw. Endabschnitt
bzw. -teil auf, wobei der Endabschnitt so ausgebildet ist, um mit
der Antriebswelle des Mitnehmers zu rotieren bzw. sich zu drehen,
und der Vorderabschnitt eine hierin ausgebildete, axiale Bohrung
aufweist. Eine Viel- bzw. Mehrzahl von Backen ist in Bezug auf den Körper beweglich
bzw. bewegbar angeordnet und ist in Verbindung mit der axialen Bohrung.
Eine Mutter ist um den Körper
herum rotier- bzw. drehbar angebracht und ist in operativer Verbindung
mit den Backen, so dass eine Drehung der Mutter in eine Schließrichtung
die Backen in Richtung zu der Achse der axialen Bohrung bewegt und
eine Drehung der Mutter in eine Öffnungsrichtung
die Backen weg von der Achse bewegt. Eine im allgemeinen zylindrische,
erste Hülse
ist um den Körper
herum rotier- bzw. drehbar angebracht und sie ist in treibendem
Eingriff mit der Mutter. Das Futter weist ebenfalls einen Festspannindikator
bzw. -anzeiger mit einem ersten Ring, der zwischen der Mutter und
dem Körper
aufgenommen ist, und ei nem zweiten Ring auf, der sich relativ zu
der ersten Hülse über einen
begrenzten Bogen dreht. Zusätzlich
definiert einer von dem ersten Ring und dem zweiten Ring ein Schalt-
bzw. Klinkenrad und der andere von dem ersten Ring und dem zweiten
Ring definiert wenigstens eine ablenkbare Sperr- bzw. Schaltklinke
bzw. Klinke, die in Richtung zu dem Schalt- bzw. Klinkenrad vorgespannt
ist. Darüber
hinaus ist der erste Ring mit dem zweiten Ring in der Schließrichtung
rotations- bzw. drehmäßig gekoppelt
bzw. verbunden, bis die Backen sich an einem Werkzeugschaft festklemmen
bzw. befestigen; im Anschluss daran wird der erste Ring mit dem
Futterkörper
rotations- bzw. drehmäßig fixiert
bzw. befestigt, so dass der zweite Ring relativ zu dem ersten Ring
in der Schließrichtung
rotier- bzw. drehbar ist.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
weist das Futter einen im allgemeinen zylindrischen Körper mit einem
Vorderabschnitt bzw. -teil und einem Hinter- bzw. Endabschnitt bzw.
-teil auf, wobei der Endabschnitt so ausgestaltet ist, um mit der
Antriebswelle des Mitnehmers zu rotieren bzw. sich zu drehen, und
der Vorderabschnitt eine hierin ausgebildete, axiale Bohrung aufweist.
Eine Viel- bzw. Mehrzahl von Backen ist in Bezug auf den Körper in
Verbindung mit der axialen Bohrung beweglich bzw. bewegbar angeordnet.
Eine Mutter ist um den Körper
herum rotier- bzw.
drehbar angebracht und in operativer Verbindung mit den Backen,
so dass eine Rotation bzw. Drehung der Mutter in eine Schließrichtung
die Ba cken in Richtung zu der Achse der axialen Bohrung bewegt und
eine Rotation bzw. Drehung der Mutter in eine Öffnungsrichtung die Backen
weg von der Achse bewegt. Eine im allgemeinen zylindrische Hülse ist
um den Körper
herum rotier- bzw. drehbar angebracht und in treibendem Eingriff
mit der Mutter. Das Futter weist ebenfalls einen Festspanndrehmoment-Indikator bzw. -Anzeiger,
der eine Viel- bzw. Mehrzahl von gleichmäßig beabstandeten Ausnehmungen
bzw. Vertiefungen aufweist, welche mit einer bzw. einem der beiden,
nämlich
der Mutter und dem Körper,
verlaufen bzw. sich bewegen, und wenigstens eine ablenkbare Sperr-
bzw. Schaltklinke bzw. Klinke auf, welche mit der bzw. dem anderen
der beiden, nämlich
der Mutter und dem Körper,
verläuft
bzw. sich bewegt. Die wenigstens eine ablenkbare Klinke ist in Richtung
zu einer der Mehrzahl der gleichmäßig beabstandeten Ausnehmungen
vorgespannt und in einer der Mehrzahl der gleichmäßig beabstandeten
Ausnehmungen aufgenommen. Eine Bewegung der wenigstens einen ablenkbaren
Klinke von der einen der Mehrzahl der gleichmäßig beabstandeten Ausnehmungen
zu einer angrenzenden bzw. benachbarten der Mehrzahl der gleichmäßig beabstandeten
Ausnehmungen entspricht einem vorbestimmten Eingangsdrehmoment an
der Mutter, das zu einer vorbestimmten Ausgangs-Einspann- bzw. -Spannkraft zwischen
der Mehrzahl der Backen führt.
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Die
beigefügten
Zeichnungen, welche in diese Patentschrift eingebracht werden und
einen Teil dieser Patentschrift bilden, veranschaulichen eine o der
mehrere Ausführungsformen
der Erfindung, und sie dienen zusammen mit der Beschreibung dazu,
die Prinzipien der Erfindung zu erläutern.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Eine
vollständige
und befähigende
Offenbarung der vorliegenden Erfindung, unter Einbeziehung deren
besten Modus, an einen Fachmann gerichtet, wird in der Patentschrift
dargelegt, welche Bezug auf die beigefügten Zeichnungen nimmt, in
welchen zeigen:
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1 eine
auseinandergezogene Ansicht eines Futters in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
Längsansicht
im Schnitt des in 1 gezeigten Futters;
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3A eine
teilweise auseinandergezogene, perspektivische Ansicht des in 1 gezeigten
Futters, wobei die Hülse
und die Mutter in einer festgeklemmten bzw. befestigten Position
dargestellt sind;
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3B eine
teilweise auseinandergezogene, perspektivische Ansicht des in 1 gezeigten
Futters, wobei die Hülse
und die Mutter in einer freigegebenen Position dargestellt sind;
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4 eine
auseinandergezogene Ansicht eines Futters in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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5 eine
Längsansicht
im Schnitt des in 4 gezeigten Futters;
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6 eine
auseinandergezogene Ansicht eines Futters in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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7 eine
Längsansicht
im Schnitt des in 6 gezeigten Futters;
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8A und 8B Draufsichten
von unten auf ein Futter in Übereinstimmung
mit einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; und
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9A–9C jeweils
eine Draufsicht von unten auf das in 6 gezeigte
Futter.
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Eine
wiederholte Verwendung von Bezugsziffern in der vorliegenden Patentbeschreibung
und den Zeichnungen ist dazu vorgesehen, um gleiche oder analoge
Merkmale oder Elemente der Erfindung darzustellen.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Es
wird nunmehr in Einzelheiten auf die gegenwärtig -bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung Bezug genommen, wobei ein oder mehrere Beispiele von
dieser in den beigefügten
Zeichnungen veranschaulicht sind.
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Unter
Bezugnahme auf 1 und 2 wird erläutert, dass
ein Futter 10 in Übereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung einen Körper 12, einen Spann- bzw. Einspannmechanismus,
allgemein 14, eine vordere Hülse 18, ein Vorderteil 20,
eine hintere Hülse 24 und
eine Mutter 28 aufweist. Bei der veranschaulichten Ausführungsform
weist der Einspannmechanismus 14 eine Mehrzahl von Backen 26 auf.
Der Körper 12 ist
in der Gestalt im allgemeinen zylindrisch und weist einen Nasen-
oder vorderen Abschnitt bzw. Teil 30 und einen End- oder
hinteren Abschnitt bzw. Teil 32 auf. Eine in dem vorderen
Abschnitt 30 gebildete axiale Bohrung 34 ist etwas
größer als
der größte Werkzeugschaft
bemessen, zu dessen Unterbringung das Futter 10 ausgeführt ist.
Eine mit Gewinde versehene bzw. Gewindebohrung 36 (2)
ist in dem Endabschnitt 32 gebildet und weist eine Standardgröße auf,
um mit einer Antriebswelle eines kraftbetriebenen oder von Hand
betätigten Treibers
bzw. Mitnehmers zusammenzupassen, z. B. einer elektrischen Bohrmaschine
mit einer Spindel. Die Bohrungen 34 und 36 können mit
einer mittleren Region des Körpers 12 in
Verbindung stehen. Während
eine Gewindebohrung 36 veranschaulicht ist, ist eine solche
Bohrung durch eine Kegelbohrung mit einer Standardgröße austauschbar,
um mit einer konischen bzw. sich verjüngenden Antriebswelle zusammenzupassen.
Darüber
hinaus kann der Körper 12 mit
der Antriebswelle integral gebildet sein.
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Der
Körper 12 definiert
drei Durchgänge 38,
welche Backen 26 unterbringen. Jeder Backen ist von jedem
benachbarten Backen durch einen Bogen von annähernd 120 Grad getrennt. Die
Achse der Durchgänge 38 und
Backen 26 ist in Bezug auf die Futtermittelachse 40 in
der Weise winklig bzw. abgewinkelt, dass jede Durchgangsachse durch
die axiale Bohrung 34 verläuft und die Achse 40 an
einem gemeinsamen Punkt schneidet. Jeder Backen 26 weist
eine Werkzeugeingriffs- bzw. -angriffsfläche 42, die im allgemeinen
zu der Futterachse 40 parallel ist, und Gewinde 44 auf,
die an der entgegengesetzten oder äußeren Fläche des Backens gebildet sind,
wobei diese Gewinde 44 in irgendeinem geeigneten Typ und
mit irgendeiner geeigneten Steigung konstruiert bzw. ausgebildet
sein können.
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Der
Körper 12 weist
ein Axialdruck- bzw. Druckringglied 46 auf, welches bei
einer bevorzugten Ausführungsform
mit dem Körper 12 integral
sein kann. Bei einer alternativen Ausführungsform kann das Druckringglied 46 eine
von dem Körper 12 getrennte
Komponente sein, welche axial und rotations- bzw. drehmäßig an dem
Futterkörper
durch ineinandergreifende bzw. verzahnte Zungen, Presspassung bzw.
-sitz oder andere geeignete Verbindungsmittel befestigt ist. Das
Druckringglied 46 weist eine Viel- bzw. Mehrzahl von Backenführungsflächen bzw.
-bahnen 48 auf, die um seinen Umfang herum gebildet sind,
um eine Zurückziehung
der Backen 26 hierdurch zu erlauben, und weist ebenfalls
einen Absatz- bzw. Vorspringender-Rand-Bereich 50 auf,
um eine Lageranordnung aufzunehmen, wie unten beschrieben.
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Der
Körperendabschnitt 32 weist
eine gerändelte
Fläche 52 auf,
welche die hintere Hülse 24 in
der Art einer Presspassung bzw. -sitz aufnimmt. Die hintere Hülse 24 könnte ebenfalls
durch eine Presspassung bzw. -sitz ohne Rändelung durch Verwendung eines
Keils oder durch Crimpen bzw. Crimpverbindung, Fügen durch Kerben bzw. Verkerben,
Vernieten bzw. Nietverbindung, Verschraubung oder durch irgendein
anderes geeignetes Verfahren zum Befestigen der Hülse an dem
Körper
gehalten werden. Weiterhin kann das Futter mit einer einzelnen Hülse ohne
eine hintere Hülse
ausgebildet sein, z. B., wenn der kraftbetätigte Mitnehmer, an welchem
das Futter angebracht ist, ein Spindelverriegelungsmerkmal aufweist,
um eine Betätigung
des Futters durch die einzelne Hülse
zu ermöglichen,
wenn die Spindel durch die Spindelverriegelung rotations- bzw. drehmäßig fixiert
bzw. befestigt ist.
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Die
Mutter 28, welche bei der bevorzugten Ausführungsform
eine Schlitzmutter bzw. Mutterschloss ist, definiert weibliche Gewinde 54,
die an einem inneren Umfang der Mutter angeordnet sind, und ist
in einer Nut 56 aufgenommen, die in dem Futterkörper 12 nächst zu
dem Druckringglied 46 gebildet ist. Eine Lagerscheibe 62 und
ein ringförmiger
Lagerkäfig 58 sind
zwischen dem Druckring 46 und der Mutter 28 aufgenommen.
Der Lagerkäfig 58 hält eine
Viel- bzw. Mehrzahl von Kugeln 60, welche es der Mutter
erlauben, sich relativ zu dem Futterkörper zu drehen.
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Die
Mutter 28 ist in 1 ohne Kerbverzahnungen
oder Rändelung
an ihrem Außenumfang
dargestellt. Jedoch versteht es sich, dass die Mutter 28 mit
axial ausgerichteten Zähnen
oder anderen Formen einer Rändelung
an ihrem Außenumfang
versehen sein kann und ihre äußeren Ränder bzw.
Kanten können
mit einer kleinen Abschrägung 66 versehen
sein, um eine Presspassung der Mutter in einer Bohrung 68 der
vorderen Hülse 18 zu
erleichtern. Vorzugsweise ist die vordere Hülse aus einem strukturellen
Kunststoff, z. B. einem Polykarbonat, einem gefüllten Polypropylen, z. B. glasgefülltem Polypropylen,
oder aus einer Mischung aus strukturellen Kunststoffmaterialien
geformt oder anderweitig hergestellt. Andere Verbundmaterialien
bzw. -Werkstoffe, z. B. graphitgefüllte Polymere, können ebenfalls
in bestimmten Umgebungen bzw. Milieus geeignet sein. Wie durch einen
Fachmann anerkannt werden sollte, werden die Materialien bzw. Werkstoffe,
aus welchen das Futter nach der vorliegenden Erfindung hergestellt
wird, von der Endverwendung des Futters abhängen und die obigen Materialien
sind nur im Rahmen eines Beispiels vorgesehen.
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Die äußere Umfangsfläche der
vorderen Hülse 18 kann
gerändelt
sein oder mit Längsrippen 70 oder anderen
Vorsprüngen
versehen sein, um es dem Operator zu ermöglichen, sie sicher zu ergreifen.
In ähnlicher Weise
kann die Umfangsfläche
der hinteren Hülse 24 gerändelt oder
gerippt sein, wie bei 72, wenn erwünscht. Die vordere Hülse 18 ist
an der Mutter 28 durch Presssitz angebracht, um die Hülse an der
Mutter rotations- bzw. drehmäßig und
axial zu befestigen. Der Presssitz des Vorderteils 20 an
dem Körpervorderabschnitt 30 trägt ebenfalls
dazu bei, die Hülse 18 gegen
axiale Vorwärtsbewegung
zu halten. Das Vorderteil 20 kann mit Nichteisen-Metallbeschichtung
beschichtet sein, um Rost zu verhindern und um sein Aussehen zu
verbessern. Beispiele für
geeignete Beschichtungen weisen Zink oder Nickel auf, obwohl erkannt
werden sollte, dass irgendeine geeignete Beschichtung verwendet
werden könnte.
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Weil
die Hülse 18 an
der Mutter 28 rotations- bzw. drehmäßig befestigt ist, dreht eine
Drehung der Hülse
in Bezug auf den Körper 12 ebenfalls
die Mutter 28 in Bezug auf den Körper, welche Backen 26 axial
innerhalb der Durchgänge 38 aufgrund
des Eingriffs der Backengewinde 44 und der Muttergewinde 54 bewegt.
Die Richtung der axialen Bewegung der Backen 26 hängt von
der Drehrichtung der Hülse 18 und
der Mutter 28 in Bezug auf den Körper 12 ab. Wenn ein
Werkzeug, z. B. ein Bohrer, in die Bohrung 34 eingesetzt
wird, können die
Hülse und
die Mutter um die Futterachse 40 herum in einer Schließrichtung 88 (3A)
gedreht werden, so dass die Backen 26 sich zu einer geschlossenen
Position bewegen, in der Backen-Werkzeugeingriffsflächen 42 mit
dem Werkzeug einspannend in Eingriff kommen. Eine Drehung der Hülse 18 und
der Mutter 28 um die Achse 40 in der entgegengesetzten
oder Öffnungsrichtung 90 (3B)
bewegt die Backen axial rückwärts aus
der geschlossenen Position zu einer offenen Position, wie in 2 veranschaulicht.
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Das
Futter 10 weist einen Festspann-Drehmomentindikator bzw. -anzeiger auf,
der einen ringförmigen Ring 74 bzw.
Ringwulst 74 und ein ringförmiges Schalt- bzw. Klinkenrad 80 aufweist.
Der Ringwulst 74 definiert einen sich einwärts erstreckenden
Flansch 76 und weist Sperr- bzw. Schaltklinken bzw. Klinken 78 auf,
die mit dem Ring durch Federzungen 82 verbunden sind. Die
Federzungen 82 spannen die Klinken radial auswärts von
der Futterachse 40 in Eingriff mit dem ringförmigen Klinkenrad 80 vor.
Das ringförmige
Klinkenrad 80 definiert sich vorwärts erstreckende Zungen 84 und
eine Viel- bzw. Mehrzahl von Zähnen 83,
die an einem inneren Umfang des Hauptklinkenradbandes gebildet sind.
Jeder der Zähne 83 weist
eine erste Seite mit einer Neigung, die sich an 90 Grad annähert, und
eine zweite Seite mit einer geringeren Neigung auf, welche es den Klinken 78 erlaubt, über die
Zähne in
einer Richtung, jedoch nicht in der entgegengesetzten Richtung zu
gleiten.
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Der
Ringwulst 74 ist an dem Futterkörper 12 zwischen der
Lagerscheibe 62 und dem Druckring 46 aufgenommen.
Das ringförmige
Klinkenrad 80 ist um den Ringwulst 74 und die
Mutter 78 herum aufgenommen, so dass Nuten 86 (3A und 3B),
die an dem inneren Umfang der Hülse 18 gebildet
sind, jeweilige Zungen 84 aufnehmen. Die Breite der Nuten 86 ist
größer als
die Breite der Zungen 84, so dass die Hülse 18 über eine
begrenzte Winkeldistanz bzw. -strecke relativ zu dem ringförmigen Klinkenrad 80 drehbar
ist.
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Um
das Futter aus einem offenen Zustand zu schließen, und unter Bezugnahme auf 3A,
wird die Mutter 28 durch die Hülse 18 in der Schließrichtung 88 gedreht,
so dass die Backen 26 axial vorwärts innerhalb der Durchgänge 38 durch
Schraubung bewegt werden. Weil die Zungen 84 gegen die
antreibenden bzw. Antriebsränder
der Nuten 86 sitzen, dreht sich das ringförmige Klinkenrad 80 in
Verbindung mit der Hülse 18.
Der Ringwulst 74 dreht sich ebenfalls mit der Hülse 18,
da die Klinken 78 den Ringwulst 74 an dem ringförmigen Klinkenrad 80 rotations-
bzw. drehmäßig befestigen.
Wenn sich einmal die Backen 26 an einem Werkzeugschaft
festklemmen bzw. befestigen, wird jedoch eine entsprechende axiale
Kraft rückwärts durch
die Backen 26 auf die Mutter 28 zunehmend ausgeübt. Die
axiale Rückwärtskraft
wird durch die Mutter 28 zu dem Futterkörper 12 und insbesondere
gegen das Druckringglied 46 übertragen. Weil sich der ringförmige Ringflansch 76 zwischen
der Lagerscheibe 62 und dem Absatz bzw. vorspringenden
Rand 50 des Druckrings befindet, wird eine axiale Kraft
von der Mutter 28 durch den ringförmigen Ringflansch 76 zu
dem Druckringglied 46 übertragen.
Dies erhöht
Reibungskräfte
zwischen dem ringförmigen
Ringflansch 76, der Druckringscheibe 62 und dem
Druckringglied 46 in einer Richtung entgegengesetzt zu
der Richtung, in der die Hülse 18 und
die Mutter 28 gedreht werden. Dementsprechend beschränken bzw.
dämmen
Reibungskräfte
die Drehung des Ringwulstes 74 in Bezug auf das Körperglied 12 ein.
Das Lager 58 jedoch erlaubt es der Hülse 18 und der Mutter 28, sich
weiterhin relativ zu dem Futterkörper 12 und
dem Ringwulst 74 in der Schließrichtung zu drehen. Zusätzlich fährt, weil
die Klinken 78 ablenkbar sind und im wesentlichen in Ausrichtung
mit den flachen Neigungen der zweiten Seite der Zähne 83 angeordnet
sind, das ringförmige
Klinkenrad 80 damit fort, sich mit der Hül se 18 relativ
zu dem Ringwulst 74 zu drehen. Folglich laufen bzw. bewegen
sich, wenn sich das ringförmige
Klinkenrad 80 dreht, die distalen Enden der Klinken 78 wiederholt über die
Zähne 83 hinweg,
wobei sie ein hörbares
Knack- bzw. Klickgeräusch
erzeugen, wenn die Klinkenenden gegen die zweite Seite eines jeden
aufeinanderfolgenden Zahns fallen. Die Klinken 78 sind
im wesentlichen rechtwinklig zu den ersten Seiten der Zähne 83 und
werden nicht einwärts
abgelenkt, um eine Drehung des ringförmigen Klinkenrads 80 in
einer Richtung entgegengesetzt zu 88 zu erlauben. D. h.,
bis die Backen sich auf einem Werkzeugschaft festklemmen, dreht sich
der Ringwulst 74 mit dem ringförmigen Klinkenrad 80.
Wenn sich einmal die Backen auf einem Werkzeugschaft festklemmen,
dreht sich das ringförmige
Klinkenrad 80 in der Schließrichtung relativ zu dem Ringwulst 74,
es wird jedoch am Drehen in der Öffnungsrichtung 90 blockiert
bzw. gehindert.
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Um
das Futter 10 zu öffnen,
und unter Bezugnahme insbesondere auf 3B, werden
die Hülse 18 und
daher die Mutter 28 in der Richtung 90 entgegengesetzt
zur Richtung 88 gedreht. Weil die Klinken 78 und die
Klinkenradzähne 83 das
ringförmige
Klinkenrad 80 in der Öffnungsrichtung
zwingen, bewegt sich der Ring 80 anfänglich nicht, und die Zungen 84 bewegen
sich daher durch die Nuten 86. Diese leichte Drehung der Mutter 28 relativ
zu dem Futterkörper 12 veranlasst
die Backen 26 dazu, sich in den Durchgängen 38 leicht zurückzuziehen,
und gibt daher die axiale Rückwärtskraft
frei, welche den ringförmigen
Ringflansch 76 zwischen der Lagerscheibe 62 und
dem Druckringglied 46 reib- bzw. kraftschlüssig hält. Infolgedessen
ist der Ringwulst 74 in Bezug auf den Körper erneut drehbar. Wenn der
Benutzer damit fortfährt,
die Hülse 18 in
der Öffnungsrichtung 90 zu
drehen, schlagen bzw. stoßen
in Zungen 84 an die Seiten der Nuten 86 an, so
dass die Hülse 18 das
ringförmige
Klinkenrad 80 und den Ringwulst 74 erneut antreiben.
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In
Abhängigkeit
von dem reib- bzw. kraftschlüssigen
Eingriff zwischen der Hülse 18 und
dem Klinkenradring 80 können
sich, wenn die Hülse 18 nachfolgend
in die Schließrichtung
gedreht wird, die Zungen 84 durch die Nuten 86 drehen,
bis die Zungen an den gegenüberliegenden
bzw. entgegengesetzten Seiten der Nuten anschlagen, und das Futter
kann sodann in die Schließrichtung
betätigt
werden, wie oben beschrieben. Bei der gegenwärtig veranschaulichten Ausführungsform
hält jedoch
die Reibung zwischen der Hülse 18 und dem
Ring 80 die Hülse
und den Ring in der Position zusammen, die in 3B gezeigt
ist, wenn die Hülse
in die Schließrichtung 88 (3A)
gedreht wird, bis sich die Backen an einem Werkzeugschaft schließen. Wenn dieses
Ereignis die Drehung des Rings 74 anhält, halten die Klinken 78 den
Klinkenradring 80 in Position, bis die Nuten 86 in
der sich noch drehenden Hülse 18 über die
Zungen 84 gehen. Wenn die folgenden Ränder der Nuten 86 mit
den Zungen 84 in Eingriff kommen, treibt die Hülse erneut
den Ring 80 an und das Futter arbeitet, wie oben erläutert.
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Bei
der in 4 veranschaulichten Ausführungsform ist der Futterkörper 12 modifiziert
worden, um eine einteilige Mutter 28 aufzunehmen. Der vordere
Bereich 30 des Futterkörpers 12 ist
verengt bzw. eingeengt worden, um es der einteiligen Mutter zu erlauben, über den
vorderen Körperabschnitt
in operativen Eingriff mit den Backen 26 und dem Druckring 46 zu
gleiten. D. h., beim Zusammenbauen bzw. -fügen des Futters der 4 und 5 werden
der Ringwulst 74, die Lagerscheibe 62 und der
Lagerhalter 58 auf den Futterkörper 12 benachbart
bzw. angrenzend an den Druckring 46 geschoben. Als nächstes werden
die Backen 26 in jeweiligen Durchgängen 38 platziert
und die einteilige Mutter 28 wird im Anschlag mit Lagern 60 platziert,
so dass die Muttergewinde in kämmenden
Eingriff mit den Backengewinden sind.
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Ein
Mutterhalter 100 ist über
bzw. auf dem vorderen Körperbereich 30 im
Anschlag mit der Mutter 28 aufgenommen, um die Mutter in
der axialen Vorwärtsrichtung
zu halten. Der Mutterhalter 100 weist einen ersten, im
wesentlichen zylindrischen Bereich 102 auf, der mit Presssitz
auf den Körper
aufgebracht ist, und einen zweiten, kegelstumpfförmigen Bereich 104,
der mit der Mutter in Eingriff kommt, während Spiel für die Backen vor
der Mutter vorgesehen wird. Das ringförmige Klinkenrad 80 ist
um den Ringwulst 74 herum aufgenommen, so dass die Klinken 78 mit
den Zähnen 83 in
Eingriff kommen. Die vordere Hülse 18 wird
sodann über
bzw. auf dem vorderen Körperabschnitt 30 lose
aufgebracht. An triebsrippen 19 (gestrichelt dargestellt),
die an dem inneren Umfang der vorderen Hülse 18 gebildet sind,
kommen mit Antriebsschlitzen 29 der Mutter 28 in
Eingriff und Zungen 84 des ringförmigen Klinkenrads sind in
Nuten 86 aufgenommen, so dass die vordere Hülse 18, die
Mutter 28 und der gezahnte Ring 80 arbeiten, wie
oben beschrieben.
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Ein
Vorderteil 20 ist so bemessen und dazu geeignet, um auf
die Front des vorderen Körperabschnitts 30 durch
Presssitz aufgebracht zu werden, um die vordere Hülse 18 an
dem Futter 10 zu halten. Es soll erkannt werden, dass das
Vorderteil 20 ebenfalls durch Einrast- bzw. Einschnappsitz,
Verschraubung oder dergleichen befestigt werden kann. Das Vorderteil 20 ist
exponiert bzw. freigelegt, wenn das Futter zusammengebaut ist, und
ist vorzugsweise mit einer Nichteisen-Metallbeschichtung beschichtet,
um Rost zu verhindern und um sein Aussehen zu verbessern. Bei einer
bevorzugten Ausführungsform
kann eine derartige Beschichtung Zink oder Nickel sein; es sollte
jedoch erkannt werden, dass irgendeine geeignete Beschichtung verwendet
werden könnte.
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Das
Vorderteil 20 dient dazu, um die vordere Hülse 18 in
Position an dem Futterkörper 10 und
in treibendem Eingriff mit der Mutter 28 zu halten. Zusätzlich dient
das Vorderteil 20 zu dem doppelten Zweck des Vorsehens
einer ästhetisch
ansprechenden Abdeckung bzw. Deckels für das Vorderteil, welcher Rost
verhindert. Dies ergibt den Vorteil eines äs thetisch ansprechenden Aussehens
ohne die Notwendigkeit, den gesamten Futterkörper 12 mit einem
Nichteisenmaterial zu beschichten.
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Das
Futter der 4 und 5 arbeitet
im wesentlichen auf die selbe Art und Weise wie die Ausführungsform
der 1 bis 3. Daher wird
eine Erläuterung
der Operation des Futters und des Festspannindikators nicht wiederholt.
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6 und 7 veranschaulichen
eine Ausführungsform
eines Futters 10 mit einer Hülse 18a und einem
alternativen Festspanndrehmoment-Indikator. Teilen des Futters 10,
welche gegenüber
den vorhergehenden Ausführungsformen
geändert
worden sind, sind numerische Kennzeichen zugeordnet worden, die
mit einem ”a” enden.
Futter mit einer einzelnen Hülse
werden im allgemeinen mit bzw. bei Mitnehmern verwendet, die eine
Spindelverriegelung aufweisen, so dass die Spindel an dem Mitnehmer
rotations- bzw. drehmäßig fixiert
bzw. befestigt werden kann, während
die Hülse
in der Öffnungs-
oder Schließrichtung
gedreht wird. Spindelverriegelungen sollten in der Technik wohl
verstanden werden. Spindelverriegelungen bilden keinen Teil der vorliegenden
Erfindung und werden hierin nicht in weiten Einzelheiten erläutert. Es
versteht sich jedoch, dass das Futter der in 6 bis 9 gezeigten Ausführungsform im allgemeinen mit
bzw. bei einem kraftbetätigten Mitnehmer
mit einer Spindelverriegelung verwendet wird.
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Das
Futter 10 weist einen Körper 12,
einen Einspannmechanismus, allgemein 14, eine Hülse 18a,
ein Vorderteil 20, eine hintere Scheibe 25 und
eine Mutter 28 auf. Der Einspannmechanismus 14 weist
eine Mehrzahl von Backen 26 auf. Der Körper 12 ist in der
Gestalt im wesentlichen zylindrisch und weist einen Nasen- oder
vorderen Abschnitt 30 und einen End- oder hinteren Abschnitt 32 auf.
Eine in dem vorderen Abschnitt 30 gebildete axiale Bohrung 34 ist
etwas größer als
der größte Werkzeugschaft
bemessen, zu dessen Aufnahme das Futter 10 bestimmt ist.
Eine Gewindebohrung 36 (7) ist in
dem Endabschnitt 32 gebildet und weist eine Standard- bzw. Normgröße auf,
um mit einer Antriebswelle eines kraftbetätigten oder von Hand betätigten Treibers
bzw. Mitnehmers zusammenzupassen, z. B. einer elektrischen Bohrmaschine
mit einer Spindel. Die Bohrungen 34 und 36 können mit
einer mittleren Region des Körpers 12 in
Verbindung stehen. Während
eine Gewindebohrung 36 veranschaulicht ist, ist eine derartige
Bohrung durch eine Kegelbohrung mit einer Standardgröße austauschbar,
um mit einer konischen bzw. sich verjüngenden Antriebswelle zusammenzupassen. Darüber hinaus
kann der Körper 12 mit
der Antriebswelle integral ausgebildet sein.
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Der
Körper 12 definiert
drei Durchgänge 38,
welche Backen 26 unterbringen. Jeder Backen ist von jedem
benachbarten Backen durch einen Bogen von etwa 120 Grad getrennt.
Die Achsen der Durchgänge 38 und
der Backen 26 sind in Bezug auf die Futtermittelachse 40 derartig
winklig bzw. abgewinkelt, dass jede Durchgangsachse durch die axiale
Bohrung 34 verläuft
und die Achse 40 an einem gemeinsamen Pukt schneidet. Jeder
Backen 26 weist eine Werkzeugeingriffs- bzw. -angriffsfläche 42,
die im wesentlichen parallel zu der Futterachse 40 ist,
und Gewinde 44 auf, die an der entgegengesetzten oder äußeren Fläche des
Backens gebildet sind und in irgendeiner geeigneten Art und mit
irgendeiner geeigneten Steigung konstruiert bzw. ausgebildet sein
können.
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Der
Körper 12 weist
ein Axialdruck- bzw. Druckringglied 46 auf, welches bei
einer bevorzugten Ausführungsform
mit dem Körper 12 integral
sein kann. Bei einer alternativen Ausführungsform kann das Druckringglied 46 eine
von dem Körper 12 getrennte
Komponente sein, welche axial und rotations- bzw. drehmäßig an dem
Futterkörper
durch ineinandergreifende bzw. verzahnte Zungen, Presspassung bzw.
-sitz oder andere geeignete Verbindungsmittel befestigt ist. Das
Druckringglied 46 weist eine Viel- bzw. Mehrzahl von Backenführungsflächen bzw.
-bahnen 48 auf, die um seinen Umfang herum gebildet sind,
um eine Zurückziehung
der Backen 26 hierdurch zu erlauben, und weist ebenfalls
einen Absatz- bzw. Vorspringender-Rand-Bereich 50 auf,
um eine Lageranordnung aufzunehmen, wie unten beschrieben wird.
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Der
Körperendabschnitt 32 weist
eine gerändelte
Fläche 52 auf,
welche eine hintere Scheibe 25 in der Art einer Presspassung
bzw. -sitz aufnimmt. Die hintere Scheibe 25 könnte ebenfalls
durch eine Presspassung bzw. -sitz ohne Rändelung, durch Verwendung eines
Keils oder durch Crimpen bzw. Crimpverbindung, Fügen durch Kerben bzw. Verkerben,
Vernieten bzw. Nietverbindung, Verschraubung oder durch irgendein
anderes geeignetes Verfahren zum Befestigen der Scheibe an dem Körper gehalten
werden.
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Die
Mutter 28, welche bei der bevorzugten Ausführungsform
eine Schlitzmutter bzw. Mutterschloss ist, definiert weibliche Gewinde 54,
die an einem inneren Umfang der Mutter angeordnet sind, und ist
in einer Nut 56 aufgenommen, die in dem Futterkörper 12 nächst zu
dem Druckringglied 46 gebildet ist. Eine Lagerscheibe 62 und
ein ringförmiger
Lagerkäfig 58 sind
zwischen dem Druckring 46 und der Mutter 28 aufgenommen.
Der Lagerkäfig 58 hält eine
Viel- bzw. Mehrzahl von Kugeln 60, welche es der Mutter
erlauben, sich relativ zu dem Futterkörper zu drehen.
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Die
Mutter 28 ist in 6 ohne Kerbverzahnungen
oder Rändelung
an ihrem Außenumfang
gezeigt. Jedoch versteht es sich, dass die Mutter 28 mit
axial ausgerichteten Zähnen
oder anderen Formen der Rändelung
an ihrem Außenumfang
versehen sein kann und ihre äußeren Ränder bzw.
Kanten können
mit einer kleinen Abschrägung 66 versehen
sein, um eine Presspassung der Mutter in einer Bohrung 68 der
Hülse 18a zu
erleichtern. Vorzugsweise ist die Hülse aus einem strukturellen
Kunststoff, z. B. einem Polykarbonat, einem gefüllten Polypropylen, z. B. glasgefülltem Polypropylen,
oder aus einer Mischung von strukturellen Kunststoffmaterialien
geformt oder anderweitig hergestellt. Andere Verbundmaterialien
bzw. -Werkstoffe, z. B. graphitgefüllte Polymere, können ebenfalls
in bestimmten Umgebungen bzw. Milieus geeignet sein. Wie durch einen Fachmann
anerkannt werden sollte, werden die Materialien bzw. Werkstoffe,
aus denen das Futter nach der vorliegenden Erfindung hergestellt
wird, von der Endverwendung des Futters abhängen und die obigen Materialien
sind nur im Rahmen eines Beispiels vorgesehen.
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Eine äußere Umfangsfläche der
Hülse 18a kann
gerändelt
sein oder mit Längsausnehmungen
bzw. -vertiefungen 72 oder anderen Vorsprüngen 70 versehen
sein, um es dem Operator zu ermöglichen,
sie sicher zu ergreifen. Die Hülse 18a ist
durch Presssitz auf die Mutter 28 aufgebracht, um die Hülse an der
Mutter rotations- bzw. drehmäßig und
axial zu befestigen. Der Presssitz des Vorderteils 20 an
dem Körpervorderabschnitt 30 trägt ebenfalls
dazu bei, die Hülse 18a gegen
eine axiale Vorwärtsbewegung
zu halten. Das Vorderteil 20 kann mit einer Nichteisen-Metallbeschichtung
beschichtet sein, um Rost zu verhindern und um sein Aussehen zu
verbessern. Beispiele für
geeignete Beschichtungen weisen Zink oder Nickel auf, obwohl erkannt werden
sollte, dass irgendeine geeignete Beschichtung verwendet werden
könnte.
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Weil
die Hülse 18a an
der Mutter 28 rotations- bzw. drehmäßig befestigt ist, dreht eine
Drehung der Hülse
in Bezug auf den Körper 12 ebenfalls
die Mutter 28 in Bezug auf den Körper, welche die Backen 26 axial innerhalb
der Durchgänge 38 aufgrund
des Eingriffs der Backengewinde 44 und der Muttergewinde 54 bewegt. Die
Richtung der axialen Bewegung der Backen 26 hängt von
der Drehrichtung der Hülse 18a und
der Mutter 28 in Bezug auf den Körper 12 ab. Wenn ein
Werkzeug, z. B. ein Bohrer, in die Bohrung 34 eingesetzt
wird, können
die Hülse
und die Mutter um die Futterachse 40 herum in eine Schließrichtung 88 (6)
gedreht werden, so dass die Backen 26 sich zu einer geschlossenen
Position bewegen, in der die Backen-Werkzeugeingriffsflächen 42 mit
dem Werkzeug einspannend in Eingriff kommen. Eine Drehung der Hülse 18a und
der Mutter 28 um die Achse 40 in der entgegengesetzten
oder Öffnungsrichtung
bewegt die Backen axial rückwärts aus
der geschlossenen Position zu einer offenen Position, wie in 7 veranschaulicht.
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Das
Futter 10 weist einen Festspann-Drehmomentindikator bzw. -anzeiger auf,
welcher einen ringförmigen
Ring 74a bzw. Ringwulst 74a und ein ringförmiges Schalt-
bzw. Klinkenrad 80a aufweist. Der Ringwulst 74a definiert
einen sich einwärts
erstreckenden Flansch 76 und weist vier Sperr- bzw. Schaltklinken
bzw. Klinken 78 auf, die mit dem Ring durch Federzungen 82 verbunden
sind. Die Federzungen 82 spannen die Klinken radial auswärts von
der Futterachse 40 in Eingriff mit dem ringförmigen Klinkenrad 80a vor.
Das ringförmige Klinkenrad 80a definiert
sich vorwärts
erstreckende Zungen 84 und eine Viel- bzw. Mehrzahl von
eingelassenen bzw. vertieften Nuten 83a, die an einem inneren
Umfang des Hauptklinkenradbandes gebildet sind. Es versteht sich,
dass das Futter nach der vorliegenden Ausführungsform mit wenigstens einer
Klinke funktionieren kann, jedoch wird das optimal hörbare Klicken
bzw. Knacken mit zwischen vorzugsweise drei oder vier Klinken in
Abhängigkeit
von der Anzahl der Nuten 83a erreicht. D. h., die Anzahl
der Nuten ist vorzugsweise ein gleiches Vielfaches der Anzahl der
Klinken, so dass jede Klinke gleichzeitig mit einer entsprechenden
Nut in Eingriff kommt.
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Wie
in näheren
Einzelheiten unten beschrieben wird, und ähnlich zu den oben beschriebenen
Ausführungsformen,
kann sich der Ring 74a in Bezug auf das Klinkenrad 80a drehen,
wenn sich die Futterbacken auf einem Werkzeug festspannen. Wie ebenfalls ähnlich zu
den obigen Ausführungsformen,
erzeugt eine solche relative Drehung zwischen dem Ring und dem Klinkenrad
ein hörbares ”Klick-
bzw. Knack”-Geräusch, wenn sich
die Klinken 78 von einem Satz bzw. Gruppe von Nuten 83a zu
einem darauffolgenden Satz bzw. Gruppe bewegen. Bei der vorliegenden
Ausführungsform
jedoch sind die Nuten 83a in der Weise auseinander bzw. voneinander
verteilt, dass der erste derartige hörbare Indikator an einer Stelle
auftritt, an welcher ein Einspanndrehmoment, das durch die Backen
auf das Werkzeug aufgebracht ist, erhalten worden ist, das ausreichend ist,
um das Werkzeug in dem Futter für
die erwartete Normaloperation ohne Gleiten des Werkzeugs in den
Backen zu befestigen. Folglich zeigt das erste, dem Eingriff der
Backen mit dem Werkzeug folgende Klick- bzw. Knackgeräusch dem
Benutzer an, dass das erwünschte
Festspanndrehmoment erreicht worden ist und dass der Benutzer daher
das Festspannen des Futters anhalten kann. Selbstverständlich kann
der Pegel bzw. das Niveau des erwünschten Einspanndrehmoments
unter unterschiedlichen Umständen
variieren. Wenn einmal das erwünschte
Einspanndrehmoment definiert ist, hängt jedoch der Grad, bis zu
welchem die Hülse
gedreht werden soll, um das erwünschte
Einspanndrehmoment zu erhalten, und daher die Winkelbeabstandung
zwischen den benachbarten Nuten 83a, die notwendig ist,
um das erste hörbare
Klicken bzw. Knacken bei dem erwünschten
Einspanndrehmoment zu ergeben, von der Ausführung und Konstruktion des
Futters ab.
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Im
allgemeinen gibt es für
eine gegebene Futterausführung
und -konstruktion eine lineare Beziehung zwischen dem auf die Hülse und
die Mutter aufgebrachten Eingangsdrehmoment, nachdem die Backen
ein Werkzeug einspannen, und dem Einspanndrehmoment, das durch die
Backen auf das Werkzeug aufgebracht wird. Folglich kann von einem
gegebenen Eingangsdrehmoment erwartet werden, zu einer vorhersagbaren Einspannkraft
zu führen.
Die Tabellen unten liefern Test- bzw. Versuchsresultate, welche
das gemessene Eingangsdrehmoment und das resultierende Ausgangsdrehmoment
zeigen. Testresultate von Eingangsdrehmoment und
entsprechendem Ausgangsdrehmoment
| Messung | Futter Nr.
1 | Futter Nr.
2 | Futter Nr.
3 |
| Eingangsdrehmoment
(lbs-in) | Ausgangsdrehmoment
(lbs-in) | Eingangsdrehmoment
(lbs-in) | Ausgangsdrehmoment
(lbs-in) | Eingangsdrehmoment
(lbs-in) | Ausgangsdrehmoment
(lbs-in) |
| 1 | 29 | 42 | 20 | 32 | 40 | 50 |
| 2 | 32 | 46 | 22 | 40 | 38 | 53 |
| 3 | 29 | 42 | 21 | 38 | 40 | 54 |
| 4 | 31 | 47 | 20 | 36 | 35 | 51 |
| 5 | 30 | 45 | 20 | 38 | 35 | 53 |
| 6 | 29 | 40 | 21 | 35 | 38 | 56 |
| 7 | 29 | 39 | 20 | 33 | 38 | 55 |
| 8 | 32 | 44 | 20 | 36 | 34 | 54 |
| 9 | 32 | 48 | 20 | 36 | 35 | 55 |
| 10 | 31 | 44 | 20 | 38 | 35 | 51 |
| Durchschnitt | 30,4 | 43,7 | 20,4 | 32,7 | 36,8 | 53,2 |
-
Wie
oben gezeigt, ist eine Ausgangseinspannkraft eines Futters im allgemeinen
zu dem Drehmoment proportional, das auf die Mutter durch die Hülse ausgeübt wird,
wenn die Hülse
in die Schließrichtung
gedreht wird, wenn einmal die Backen den Werkzeugschaft berühren. Die
proportionale Beziehung zwischen dem Eingangsdrehmoment und der
Einspannkraft für
ein gegebenes Futter hängt
von Ausführungs-
und Konstruktionsfaktoren ab, unter Einbeziehung, jedoch nicht begrenzt
auf die Schraubensteigung der Backen und der Mutter, die Schmierung
zwischen den sich bewegenden Teilen des Futters, Fertigbearbeitungen
an den Flächen
der sich bewegenden Teile, das verwendete Lagersystem, den Bereich
der Berüh rung
zwischen aneinander anstoßenden
Flächen,
welche sich relativ zueinander bewegen, und den Winkel der Backendurchgänge relativ
zu der mittleren Achse des Körpers.
Infolgedessen kann ein Variieren einer oder mehrerer der obigen Futtereigenschaften
zu einer Zunahme oder Abnahme in dem Verhältnis von Eingangsdrehmoment
zu Ausgangseinspannkraft führen.
-
Folglich
kann, wenn die Beziehung zwischen dem Eingangsdrehmoment und der
Ausgangseinspannkraft für
eine gegebene Futteranordnung bekannt ist, die erwünschte Winkelbeabstandung
zwischen den Nuten 83a dadurch bestimmt werden, dass die
Drehung der Hülse
und der Mutter gemessen wird, die notwendig ist, um ein Eingangsdrehmoment
zu erreichen, welches der erwünschten
Einspannkraft entspricht. Z. B. kann bei einem in der axialen Bohrung 34 platzierten
Werkzeugschaft die Hülse 18a gedreht
werden, bis die Backen mit dem Schaft in Eingriff kommen und die
Mutter die Drehung relativ zu dem Futterkörper 12 anhält. Es wird sodann
ein Drehmomentschlüssel
an der Hülse 18a angebracht
und die Hülse
wird durch den Drehmomentschlüssel
in der Schließrichtung
gedreht, bis der Eingang an dem Drehmomentschlüssel annähernd das Zieleingangsdrehmoment
anzeigt. Der Winkel zwischen dem Drehmomentschlüssel-Anfangspunkt und dem Endpunkt ist zu
der Winkeldrehung der Hülse
gleich und die Mutter muss sich drehen, um das erforderliche Eingangsdrehmoment
zu erzeugen, um zu der erwünschten
Ausgangseinspannkraft zu führen.
Für die
in 6 bis 7 veranschaulichte Futterausführungsform
ist die Winkeldrehung annä hernd
30 Grad (7). Der letzte Schritt besteht
darin, die Anzahl von Malen zu bestimmen, zu denen sich der gemessene
Winkel in 360 Grad teilt. Bei dem vorliegenden Beispiel gehen 30
Grad in 360 Grad zwölf
Mal. Folglich wird das ringförmige
Klinkenrad 80a mit zwölf
vertieften Nuten 83a versehen, die um den inneren Umfang
des Klinkenrads gleichmäßig beabstandet
sind.
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Selbstverständlich ist
es möglich
und in der Tat wahrscheinlich, dass sich der gemessene Winkel nicht in
360 Grad durch eine ganze Zahl teilen wird. In diesem Falle ist
die Anzahl der Nuten vorzugsweise höchstens die nächstniedrigste
ganze Zahl. Beispielsweise wird angenommen bzw. vorausgesetzt, dass
der durch den Drehmomentschlüssel
gemessene Winkel, um die erwünschte
Einspannung zu erhalten, 25 Grad ist. 25 Grad teilen sich in 360
Grad 14,4 Mal. Vorzugsweise sollten höchstens 14 Nuten in der Hülse vorgesehen
sein. Vierzehn Nuten ergeben die engste Beabstandung zu derjenigen,
welche dem erwünschten
Eingangsdrehmoment und Einspannkraft entspricht. Mehr als 14 gleichmäßig verteilte
Nuten würden
zu einem ersten Klicken bzw. Knacken vor der Stelle bzw. Punkt führen, an
welchem das erwünschte
Eingangs- und Einspanndrehmoment erreicht worden sind. Weniger als
14 gleichmäßig beabstandete
Nuten würden
dazu führen,
dass der Benutzer mehr Drehmoment als notwendig aufbringt, um das
minimale erwünschte
Einspanndrehmoment zu erreichen, jedoch können solche Anordnungen wünschenswert
sein. Z. B. sollte die Anzahl der Nuten 83a ein ganzes
Vielfaches der Anzahl der Klinken 78 sein, so dass sämtliche
Klinken gleichzeitig in entsprechende Nuten eingreifen. Folglich
wird in dem obigen Beispiel angenommen, dass es erwünscht ist, über vier
Klinken zu verfügen.
Vier teilt sich nicht gleichmäßig in 14
und die Anzahl der Nuten wird vorzugsweise abwärts von 12 Nuten eingestellt,
das erste ganze Vielfache von Vier, das weniger als 14 ist. Folglich,
unter Bezugnahme auf 8A, hat das Futter 10 20
gleichmäßig beabstandete
Nuten. Folglich erforderte das Futter nicht mehr als 18 Grad der
Winkeldrehung, um zu 20 gleichmäßig beabstandeten,
vertieften Nuten an dem Klinkenrad 80a zu führen. Das
in 8B gezeigte Futter weist 16 gleichmäßig beabstandete
Nuten auf. Folglich erforderte das Futter nicht mehr als 22,5 Grad
der Winkeldrehung, um zu 16 gleichmäßig beabstandeten, vertieften
Nuten an dem Klinkenrad 80a zu führen.
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Der
Ringwulst 74a ist an dem Futterkörper 12 zwischen der
Lagerscheibe 62 und dem Druckring 46 aufgenommen.
Das ringförmige
Klinkenrad 80a ist um den Ringwulst 74a und die
Mutter 28 herum aufgenommen, so dass (nicht gezeigte) Nuten,
die an dem inneren Umfang der Hülse 18a gebildet
sind, jeweilige Zungen 84 aufnehmen. Die Breite der Nuten
ist größer als
die Breite der Zungen 84, so dass die Hülse 18a über eine begrenzte
Winkeldistanz bzw. -strecke relativ zu dem ringförmigen Klinkenrad 80a drehbar
ist.
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Um
das Futter von einem offenen Zustand zu schließen, und unter Bezugnahme auf 7 und 9A bis 9C,
wird die Mutter 28 mittels der Hülse 18a in der Schließrichtung 88 gedreht,
so dass die Backen 26 axial vorwärts innerhalb der Backendurchgänge durch
Schraubung bewegt werden. Weil die Zungen 84 an den Antriebsrändern der
Hülsennuten
sitzen, dreht sich das ringförmige
Klinkenrad 80a in Verbindung mit der Hülse 18a. Der Ringwulst 74a dreht
sich ebenfalls mit der Hülse 18a,
da die Klinken 78 den Ringwulst 74a an dem ringförmigen Klinkenrad 80a rotations-
bzw. drehmäßig befestigen.
Jedoch, wenn einmal die Backen 26 auf einem Werkzeugschaft
festgeklemmt sind, wird eine entsprechende axiale Kraft rückwärts durch
die Backen 26 auf die Mutter 28 zunehmend ausgeübt. Die
rückwärts gerichtete,
axiale Kraft wird durch die Mutter 28 auf den Futterkörper 12 übertragen
und insbesondere gegen bzw. zu dem Druckringglied 46. Weil
sich der ringförmige
Ringflansch 76 zwischen der Lagerscheibe 62 und
dem Absatz bzw. vorspringenden Rand 50 des Druckrings befindet,
wird die axiale Kraft von der Mutter 28 durch den ringförmigen Ringflansch 76 zu
dem Druckringglied 46 übertragen.
Dies erhöht
die Reibungskräfte
zwischen dem ringförmigen
Ringflansch 76, der Druckringscheibe 62 und dem
Druckringglied 46 in einer Richtung entgegengesetzt zu
der Richtung, in der die Hülse 18a und
die Mutter 28 gedreht werden. Dementsprechend dämmen die
Reibungskräfte
die Drehung des Ringwulstes 74a in Bezug auf das Körperelement 12 ein
(9A).
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Jedoch,
wenn auf 9B Bezug genommen wird, erlaubt
es das Lager 58 der Hülse 18a und
der Mutter 28, sich weiterhin relativ zu dem Futterkörper 12 und
dem Ringwulst 74a in der Schließrichtung zu drehen. Zusätzlich dreht
sich, da die Klinken 78 ablenkbar sind und im wesentlichen
in Ausrichtung mit den flach geneigten Wänden der vertieften Nuten 83a angeordnet
sind, das ringförmige
Klinkenrad 80a weiterhin mit der Hülse 18a relativ zu
dem Ringwulst 74a. Folglich, wenn sich das ringförmige Klinkenrad 80 dreht,
läuft das
distale Ende der Klinken 78 über die flache innere Fläche des
ringförmigen
Klinkenrads 80 zwischen benachbarten, vertieften Nuten
hinweg. Unter Bezugnahme auf 9C wird
erläutert,
dass, wenn einmal das erwünschte Eingangsdrehmoment
auf die Hülsen/Mutter-Kombination aufgebracht
worden ist, jede Klinke 78 gleichzeitig in eine entsprechende,
vertiefte Nut 83a benachbart zu der beginnenden, vertieften
Nut eintritt, um hierdurch ein hörbares
Klickgeräusch
zu erzeugen, das anzeigt, dass die richtige Ausgangs-Einspannkraft
erreicht worden ist. D. h., bei der veranschaulichten Ausführungsform,
muss, damit das hörbare
Klicken auftritt, die Hülsen/Mutter/ringförmiges Klinkenrad-Kombination
um 30 Grad von der Stelle gedreht werden, an der die Backen mit
dem Werkzeugschaft in Eingriff gekommen sind, damit sich die Klinken
von einer vertieften Nut zu der nächsten benachbarten Nut bewegen.
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Um
das Futter 10 zu öffnen,
und unter besonderer Bezugnahme auf 9A bis 9C,
werden die Hülse 18a und
daher die Mutter 28 in einer zur Richtung 88 entgegengesetzten
Richtung gedreht. Weil die Klinken 78 und die vertieften
Nuten 83a das ringförmige
Klinkenrad 80a in die Öffnungsrichtung
zwingen, bewegt sich der Ring 80a anfänglich nicht und die Zungen 84 bewegen
sich daher durch die Hülsennuten.
Diese leichte Drehung der Mutter 28 relativ zu dem Futterkörper 12 veranlasst
die Backen 26 dazu, sich leicht in Durchgänge 38 zurückzuziehen
und dadurch die axiale Rückwärtskraft
freizugeben, welche den ringförmigen
Ringflansch 76 zwischen der Lagerscheibe 62 und
dem Druckringglied 46 reibschlüssig hält. Infolgedessen ist der Ringwulst 74a erneut
in Bezug auf den Körper
drehbar. Wenn der Benutzer weiterhin die Hülse 18a in der Öffnungsrichtung
dreht, schlagen die Zungen 84 an den Seiten der Hülsennuten
an, so dass die Hülse
wiederum das ringförmige
Klinkenrad 80a und den Ringwulst 74a antreibt.
-
Wenn
die Hülse 18 darauffolgend
in die Schließrichtung
gedreht wird, hält
die Reibung zwischen der Hülse 18 und
dem Ring 80 die Hülse
und den Ring zusammen in der Position, in der sie in der Öffnungsrichtung waren,
bis sich die Backen auf einem Werkzeugschaft schließen. Wenn
dieses Ereignis die Drehung des Rings 74 anhält, halten
die Klinken 78 den Klinkenradring 80 in Position,
bis die Nuten 86 in der sich noch drehenden Hülse 18 über die
Zungen 84 gehen. Wenn die folgenden Ränder der Nuten 86 mit
den Zungen 84 in Eingriff kommen, treibt die Hülse wiederum
den Ring 80 an und das Futter arbeitet, wie oben erläutert.
-
Es
sollte durch den Fachmann erkannt werden, dass verschiedene Modifikationen
bzw. Änderungen und
Variationen bzw. Abwandlungen bei der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden
können,
ohne von dem Umfang und dem Gedanken der Erfindung abzuweichen.
Z. B. kann der in 6 bis 8 gezeigte
Festspann-Drehmomentindikator
bei den in 1 bis 5 gezeigten
Doppelhülsen-
Futtern verwendet werden. Es ist beabsichtigt, dass die vorliegende
Erfindung derartige Modifikationen und Variationen abdeckt, wenn
sie innerhalb des Umfangs und des Gedankens der beigefügten Ansprüche und
ihrer Äquivalente
kommen.