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Schnellwechselfutter II
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Vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein schlüssel loses Schnellwechselfutter
mit Spannkraftverriegelung für Rechts-/ Linkslauf mit in einer Konushülse zwangsgeführten,
durch einen an dem Futterantriebskörper ausgebildeten Mitnehmerkopf betätigbaren
Spannbacken, wobei auf dem Futterantriebskörper eine Konushülse axial verschiebbar
und drehfest gelagert ist, einer federbeaufschlagten, auf dem Futterantriebskörper
axial verschiebbaren und drehfest gelagerten Spannzange und einem Spannring, der
mit einem ersten Gewinde mit dem äußeren Konusring
der Spannzange
und mit einem gleichgängigen, zu dem ersten Gewinde eine Steigungsdifferenz aufweisenden
zweiten Gewinde mit der Konushüse schraubend zusammenwirkt, und wobei der Spannring
über eine lösbare Kupplung mit dem Futterantriebskörper und/oder der Konushülse
drehfest koppelbar ist, nach Patentanmeldung P 35 01 870.4.
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Mit dem Schnellwechselfutter gemäß der Hauptpatentanmeldung ist das
Spannen von Bohrern zum Hammerbohren nicht vorgesehen.
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Derartige Bohrer weisen an ihrem hinteren Ende des Schaftes Taschen
auf, in die futterseitige Mitnehmer greifen, so daß eine formschlüssige, nicht aber
kraftschlüssige Kopplung des Bohrers mit dem Bohrfutter erfolgen kann, damit der
Bohrer unter der Hammerwirkung des Döppers in dem Spannfutter axiale Bewegungen
ausführen kann.
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Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, das Schnellwechselfutter gemäß
der Hauptpatentanmeldung P 35 01 870.4 so weiterzubilden, daß es universell sowohl
zum Drehbohren als auch zum Schlagbohren als auch zum Hammerbohren eingesetzt werden
kann.
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Die Aufgabe wird bei einem Schnellwechselfutter nach Anspruch 1 der
Hauptpatentanmeldung P 35 01 870.4 gemäß einer ersten Alternative dadurch gelöst,
daß die Dicht- und Führungsscheibe
axiale Nasen aufweist, und gegenüber
der Konushülse und der drehfest mit dieser gekoppelten Spannzange in zwei Raststellungen
drehbar ist, wobei in der einen Raststellung die Nasen an der Stirnseite der Konushülse
anliegen und in der anderen Raststellung in stirnseitige Ausnehmungen der Konushülse
einfahren können, und daß die Spannbacken an ihrem inneren Ende einen Höcker aufweisen,
der in an dem Bohrerschaft ausgebildete Taschen formschlüssig greift.
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Gemäß einer zweiten Alternative ist vorgesehen, daß die Spannbacken
ein radial gegen den eingesetzten Bohrer wirkendes Druckelement aufweisen, das die
Spannbacken soweit auf Abstand zu dem Bohrerschaft hält, daß nach dem Spannen des
Schnellwechsel futters die Spannbacken nur soweit zugegangen sind, daß eine formschlüssige,
nicht aber kraftschlüssige Einspannung des Bohrers in dem Schnellwechselfutter erfolgt
ist, wenn die Konushülse mit dem Dicht- und Führungsring zu Block gekommen ist.
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Einzelheiten der Erfindung werden nachstehend anhand zweier Ausführungsbeispiele
in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen näher beschrieben.
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Von den Zeichnungen zeigt: Figur 1 eine erste Ausführungsform eines
Schnellwechselfutters, Figur 2 eine zweite Ausführungsform, jeweils im Längsschnitt,
sowie Figur 3 einen Querschnitt des in Fig. 1 bzw. Fig. 2 dargestellten Futters
längs der Linie A-B.
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Das in Fig. 1 und 2 dargestellte Schnellwechselfutter weist einen
zentralen zylinderförmigen Futterantriebskörper 1 mit einer durchgehenden koaxialen
Bohrung 2 und einer antriebsseitigen Aufnahme 3 auf.
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An dem anderen Ende des Futterantriebskörpers 1 ist ein Mitnehmerkopf
4 ausgebildet, in dem drei Spannbacken 5 radial verschieblich in Richtung der Futterachse
6 zwangsgeführt sind. Außerdem sind die Spannbacken 5 im vorderen, konischen
Teil
7 einer Konushülse, der mit einem hinteren, zylindrischen Teil 8 fest verbunden
ist, zwangsgeführt.
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Der zylindrische Teil 8 der Konushülse weist ein Innengewinde 9 auf,
in das mit seinem Außengewinde 10 bis zu einer als Anschlag dienenden Schulter lOa
eine Führungs- und Dichtscheibe 11 eingeschraubt ist. Die Dichtscheibe 11 ist mit
einer koaxialen Bohrung 12 versehen, in der der Futterantriebskörper 1 spielfrei
und axial verschieblich gelagert ist.
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Die Führungsscheibe 11 dient gleichzeitig als Widerlager für eine
Kegelfeder 13, die um den Futterantriebskörper 1 gelegt ist und sich mit ihrem anderen
Ende an dem Mitnehmerkopf 4 abstützt.
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Weiterhin dient die Führungsscheibe 11 als Widerlager für eine Tellerfeder
38, die gegen eine auf dem Futterantriebskörper 1 drehfest und axial verschieblich
gelagerte Konusmanschette 14 wirkt.
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Die Konusmanschette 14 weist einen mehrfach geschlitzten Kopfteil
17a auf, der in einen hinteren zylindrischen Teil 17b übergeht.
Am
Ende des zylindrischen Teils 17b ist eine Nase 15 ausgebildet, die in eine am antriebsseitigen
Ende des Futterantriebskörpers 1 ausgebildete Längsnut 16 greift.
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Mit dem Außenkonus des Kopfteils 17a wirkt ein Konusring 18 mit komplementärem
Innenkonus zusammen.
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Der Konusring 18 ist auf dem Kopfteil 17a drehfest aber axial verschieblich
gelagert; er weist ein rechtsgängiges Außengewinde 19 auf, das mit einem komplementären
Innengewinde 20 eines Spannrings 21 schraubend zusammenwirkt. Der Spannring 21 ist
weiterhin mit einem zu dem Innengewinde 20 gleichgängigen Außengewinde 22 versehen,
das mit dem in dem zylindrischen Teil 8 der Konushülse 7 ausgebildeten Innengewinde
9 schraubend zusammenwirkt.
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Die Steigung des Gewindes 19, 20 ist geringfügig kleiner als die Steigung
des Gewindes 9, 22.
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Der Spannring 21 besitzt drei im Winkel von 1200 zueinander angeordnete
Mitnehmer 23, die in Langlöcher 24 greifen, die in einem Betätigungsring 25 ausgebildet
sind (vgl. auch Fig. 3).
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Der Betätigungsring 25 ist auf dem zylindrischen Teil 17b der Konushülse
14 drehbar gelagert und durch Sicherungsringe 26 bzw. 27 in seinem axialen Spiel
auf den Spannweg der Konusmanschette 14 begrenzt. Außerdem ist der Betätigungsring
25 mittels eines Sprengrings 45, der in eine sowohl an dem Betätigungsring als auch
an dem zylindrischen Teil 8 der Konushülse 7, 8 ausgebildete Ringnut greift, mit
der Konushülse 7, 8 axial aber drehbar verbunden. Der Sprengring wirkt gleichzeitig
als Dichtelement.
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Auf dem zylindrischen Abschnitt 17b der Konusmanschette 14 ist im
Innern des Futters eine doppelseitige Schlingfeder 28a, 28b unter Vorspannung so
gelagert, daß sie an dem Umfang des zylindrischen Teils 17b der Konusmanschette
14 satt anliegt.
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Ein Mittenabgriff 29 der Schlingfeder 28a, 28b ist um einen der Mitnehmer
23 in einer Schlaufe geführt. Auf diese Weise ist der Spannring 21 durch den jeweils
ablaufenden Schlingfederabschnitt über die Konusmanschette 14 drehfest mit dem Futterantriebskörper
1 verbunden, weil sich der jeweils ablaufende Schlingfederabschnitt bei einer Relativbewegung
des Spannkörpers gegenüber dem Futterantriebskörper 1 auf dem zylindrischen Abschnitt
17b der Konusmanschette 14 zuzieht und eine kraftschlüssige Verbindung herstellt.
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Die kraftschlüssige Verbindung zwischen der Konusmanschette 14 bzw.
dem Futterantriebskörper 1 einerseits und dem Spannring 21 andererseits kann durch
einen Entriegelungsstift 30, der
fest mit der Betätigungshülse
25 verbunden ist und sich in axialer Richtung zwischen die Enden 31a und 31b der
Schlingfeder 28a, 28b erstreckt, dadurch aufgehoben werden, daß der Entriegelungsstift
30 beim Verdrehen der Betätigungshülse 25 je nach Drehrichtung in Eingriff mit einem
der Enden 31a bzw.
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31b des jeweils ablaufenden Schlingfederabschnitts 28a bzw.
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28b kommt und diesen aufweitet; dabei wird die kraftschlüssige Verbindung
zwischen der Konusmanschette 14 bzw. dem Futterantriebskörper 1 und dem Spannring
21 aufgehoben, so daß dieser, nachdem die Mitnehmer 23 an dem jeweiligen Ende des
Langlochs 24 in der Betätigungshülse 25 zur Anlage gekommen sind, durch die Betätigungshülse
gedreht werden kann.
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Nach Loslassen der Betätigungshülse 25 wird diese über den Entriegelungsstift
30 durch das Ende 31a bzw. 31b der Schlingfeder 28a, 28b in eine Mittelstellung
zurückgeführt, in der der Spannring 21 über die Konusmanschette 14 drehfest mit
dem Futterantriebskörper 1 durch Kraftschluß verbunden ist. Die Rückführung der
Betätigungshülse 25 in ihre unwirksame Mittelstellung kann bedarfsweise durch ein
oder mehrere mit der Betätigungshülse verbundene Federelemente, die auf einen oder
mehrere der Mitnehmer 23 wirken, unterstützt werden.
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Die Bewegung des Konusrings 18 gegenüber der Konusmanschette 14 ist
durch einen Sicherungsring 34 begrenzt, während die Schraubbewegung des Spannrings
21 durch einen Sicherungsring 35 an dem zylindrischen Abschnitt 8 der Konushülse
begrenzt wird.
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Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Schnellwechselfutters
ist die Dicht- und Führungsscheibe 11 über die Gewinde 9, 10 drehbar in dem zylindrischen
Abschnitt 8 der Konushülse 7 gelagert. Sie ist mittels durch in dem zylindrischen
Abschnitt 8 ausgebildete Langlöcher 44 greifende Mitnehmerstifte 40 mit einem Stellring
41 verbunden und kann über einen Winkelbereich von etwa 200 in zwei Raststellungen
gedreht werden.
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Die Führungsscheibe 11 weist drei sich in Richtung der Futterachse
6 nach hinten erstreckende, äquidistant zueinander angeordnete Nasen 42 auf, denen
in der einen, zum Dreh- und Schlagbohren vorgesehenen Raststellung komplementäre,
in der Stirnseite der Konushülse 14 ausgebildete Vertiefungen 43 gegenüberstehen,
in die die Nasen 42 einfahren können, so daß die axiale Bewegung der Konushülse
14 gegen die Tellerfeder 38 nicht behindert ist.
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Der Ein- bzw. Ausspannvorgang eines Werkzeugs stellt sich wie folgt
dar: Durch Drehen der Betätigungshülse 25, von der Einspannseite her betrachtet
im Gegenuhrzeigersinn, wenn das Gewinde 9, 22 eine geringere Steigungsdifferenz
als das Gewinde 19, 20 aufweist, oder durch Drehen der Betätigungshülse 25 im Uhrzeigersinn,
falls das Gewinde 9, 22 eine größere Steigung als das Gewinde 19, 20 aufweist, wobei
jedes Mal der Konusring 18 gegen den Sicherungsring 34 geführt wird, öffnet die
Spannzange 17a, 17b, 18, so daß die Konushülse 7, 8 über die Betätigungshülse 25
gegen die Kegelfeder 13 auf dem Futterantriebskörper 1 in die in Fig. 1 und 2 auf
der rechten Seite dargestellte Position gebracht werden kann, bei der die Spannbacken
5 voll geöffnet sind.
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Nach Einsetzen eines Werkzeugs zwischen die geöffneten Spannbacken
5, wobei der Werkzeugschaft nur bis zu den Höckern 39 an den Spannbacken 5 eingeführt
wird, legen sich nach Loslassen der Betätigungshülse 25 unter der Wirkung der Kegelfeder
13 die Spannbacken 5 an den Werkzeugschaft an und halten diesen fest.
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Durch Drehen der Betätigungshülse 25 im Uhrzeigersinn, falls das Gewinde
9, 22 eine größere Steigung als das Gewinde 19, 20 aufweist, oder im Gegenuhrzeigersinn,
falls die Steigungsverhältnisse umgekehrt liegen, wird der Konusring 18 gegen den
Spannzangenkonus 17a geführt. Da die Spannzange 17a, 17b durch die Tellerfeder 38
festgehalten ist, läuft der Konusring 18 auf den mehrfach geschlitzten Konuskopf
17a auf, wodurch die Spannzange 17a, 17b den Futterantriebskörper 1 fest zwischen
sich einspannt und eine kraftschlüssige Verbindung herstellt.
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Bei Weiterdrehen der Betätigungshülse 25 wird dann die Spannzange
gegen die Wirkung der Tellerfeder 38 weiter in Richtung Einspannseite des Bohrfutters
geführt, wobei der Futterantriebskörper 1 mitgenommen wird und dadurch die Spannbacken
5 weiter zugestellt werden. Das Werkzeug wird kraftschlüssig eingespannt.
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Die Vorschubkraft der Spannzange kann durch entsprechende Auslegung
der Gewinde 9, 22 bzw. 19, 20 und durch Wahl einer geeigneten Steigungsdifferenz
beider Gewinde in weiten Grenzen variiert werden, so daß auf jeden Fall eine sichere
Spannung des Werkzeugs oder Drehteils gewährleistet ist.
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Durch die Schlingfeder 28a, 28b, 29, 31a, 31b wird die eingestellte
Spannkraft gesichert, sobald die Betätigungshülse 25 losgelassen und über den Entriegelungsstift
30 in ihre Mittelstellung geführt worden ist. Allein durch Verdrehen der Betätigungshülse
25 kann die Spannkraft verändert werden.
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Das Lösen des Werkzeugs aus dem Schnellwechselfutter erfolgt in genau
umgekehrter Reihenfolge wie zuvor beschrieben.
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In der anderen, zum Hammerbohren dienenden Raststellung, die über
den Stellring 41 eingestellt wird, liegen dagegen die Nasen 42 unmittelbar an der
Stirnseite der Konushülse 14 an und fixieren diese dadurch in axialer Richtung,
so daß unter der Wirkung des Spannrings 21 die Konusmanschette 14 den Futterantriebskörper
1 fest einspannt, ohne jedoch die Spannbacken 5 weiter zuzustellen.
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Das Einspannen eines zum Hammerbohren geeigneten Bohrers mit an seinem
Schaftende ausgebildeten Taschen erfolgt in der Weise, daß zunächst durch Drehen
der Betätigungshülse 25, von der Einspannseite her betrachtet im Gegenuhrzeigersinn,
wenn das Rechtsgewinde 9, 22 eine geringere Steigung als das Rechtsgewinde
19,
20 aufweist, wobei der Konusring 18 gegen den Sicherungsring 34 geführt wird, die
Spannzange 17a, 17b, 18 öffnet, so daß die Konushülse 7, 8 über die Betätigungs
hülse 25 gegen die Kegelfeder 13 auf dem Futterantriebskörper 1 in die in Fig. 1
auf der rechten Seite dargestellte Position gebracht werden kann, bei der Spannbacken
5 voll geöffnet sind.
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Nach Einführung des Bohrers zwischen die geöffneten Spannbacken, wobei
der Schaft soweit eingeführt wird, daß die Taschen auf Höhe der Höcker 39 zu liegen
kommen, legen sich die Spannbacken nach Loslassen der Betätigungshülse 25 durch
die Wirkung der Kegelfeder 13 an den Bohrerschaft an, wobei die Höcker 39 gegebenenfalls
nach leichtem Drehen des Bohrers in die Taschen des Bohrerschaftes einrasten.
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Wird daraufhin die Betätigungshülse 25 im Uhrzeigersinn gedreht, wird
der Konusring 18 auf den Kopf 17a der Konushülse 14 aufgeschoben, die in axialer
Richtung durch die Nasen 42 der Führungsscheibe 11 blockiert ist. Die Spannzange
17a, 17b wird wirksam und spannt den Futterantriebskörper 1 fest zwischen sich ein,
ohne daß die Spannbacken 5 weiter zugestellt werden.
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Das hat zur Folge, daß der Bohrer zwischen den Spannbacken 5 nicht
kraftschlüssig eingespannt wird, sondern aufgrund der in die Taschen eingreifenden
Höcker 39 nur formschlüssig, so daß er in Richtung der Bohrfutterlängsachse 6 zwischen
den Spannbacken axial beweglich, in radialer Richtung durch die Spannbacken jedoch
geführt ist. Nach Loslassen der Betätigungshülse 25 ist das Bohrfutter verriegelt;
die Einspannung verändert sich nicht mehr.
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Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel eines zum Hammerbohren
geeigneten Schnellwechselfutters erfolgt das Ein-und Ausspannen eines Werkzeugs
zum Dreh- und Schlagbohren in gleicher Weise, wie bereits im Zusammenhang mit Fig.
1 beschrieben, wobei wiederum der Schaft des Werkzeugs nur bis zu den am Ende der
Spannbacken 5 ausgebildeten Höckern 39 eingeführt werden darf. Wird der Schaft weiter
eingeführt, legen sich die Spannbacken nicht vollständig an den Werkzeugschaft an
und führen diesen nicht einwandfrei, was sofort erkennbar ist. Das Werkzeug muß
dann etwas zurückgezogen werden.
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Zum Hammerbohren wird jedoch der mit Taschen versehene Werkzeugschaft
soweit zwischen die geöffneten Backen eingeführt,
daß die Taschen
am Werkzeugschaft auf Höhe der Höcker 39 der Backen 5 zu liegen kommen. Gegebenenfalls
durch leichtes Drehen des Bohrers rasten die Höcker in die Taschen am Bohrerschaft
ein.
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Ein als federbelastete Kugel 51 ausgebildetes Druckelement, das radial
gegen die Futterachse 6 wirkt, verhindert, daß die Höcker 39 satt in die an dem
Bohrerschaft ausgebildeten Taschen eingreifen und hält gleichzeitig die Spannbacken
5 in einem solchen Abstand zu dem Bohrerschaft, daß diese den Bohrerschaft noch
nicht kraftschlüssig zwischen sich einspannen, wenn nach Betätigung der Spannhülse
25 die Spannzange 17a, 17b gegen die Wirkung der Tellerfeder 28 zu Block mit der
an der Führungsscheibe 11 ausgebildeten Ringschulter 53 gekommen ist.
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Auf diese Weise wird eine zwar formschlüssige, nicht jedoch kraftschlüssige
Einspannung des Bohrers gewährleistet, so daß sich der Bohrer wiederum in bestimmten
Grenzen frei in Richtung der Achse 6 zwischen den Spannbacken 5 bewegen kann.
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Die Rückstellkraft der auf die Kugel 51 wirkenden Druckfeder 52 ist
so groß gewählt, daß die von der Kegelfeder 13 ausge-
Durch die
Druckkugel 51 ist ein leichtes Drehen des Bohrerschaftes zwischen den zugehenden
Spannbacken 5 möglich, so daß ein leichtes und schnelles Einrasten der Höcker 39
in die Taschen am Bohrerschaft gewährleistet ist.
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