Die Erfindung betrifft ein Spannutter gemäß Gattungsbegriff des Anspruches 1 BZW 2.
US 3,744,350 offenbart in den Figuren 1 bis 3 ein gattungsgemäßes Spannfutter. Dort können sich zwei Hülsen gegeneinander verdrehen. In jeder Hülse sitzt ein elastisches Element in Form eines Ringes, der mit seiner Außenfläche mit der Hülsenwandung verbunden ist und in dessen Ringöffnung ein zylindrisches Element steckt, welches die beiden Hülsenabschnitte derartig miteinander drehkoppelt, dass bei Ausübung eines Drehmomentes die beiden Hülsen anschlagbegrenzt gegen die Rückstellkraft der elastischen Elemente gegeneinander verdreht werden.
Diese Schrift zeigt in ihren Figuren 4 und 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem ein Einspannende und ein Abtriebsende über eine Spiralfeder derart miteinander verbunden sind, dass bei Beaufschlagung eines Drehmomentes das Einspannende sich gegenüber dem Abtriebsende verdrehen kann.
Aus der DE 41 43 218 sind verschiedene Ausführungsformen von Halterungen für Schraubendrehereinsätze bekannt, bei denen sich der Einspannabschnitt gegenüber der Werkzeugaufnahme gegen die Rückstellkraft einer Feder verdrehen kann. Die Feder wird dort von einem Tellerfederpaket gebildet. Ein anderes Ausführungsbeispiel dieser Schrift zeigt ein nicht anschlagbegrenztes Spannfutter, bei dem eine Torsionszone von einem endseitig gerändelten Stift ausgebildet ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Spannfuter funktionell zu verbessern.
Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen 1 und 2 angegebene Erfindung. Die Unteransprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen dar.
Der Torsionsabschnitt ist dem Spannfutter zugeordnet. gleichzeitig ist sichergestellt, dass die elastische Tordierbarkeit nur über einen vorbestimmten Winkelbereich erfolgt, so dass eine Schädigung des Torsionsgliedes verhindert wird. In einer ersten Variante der Erfindung koppelt das Torsionsglied zwei axial hintereinanderliegende Hülsenabschnitte. Diese Hülsenabschnitte können sich bis zum Erreichen eines Grenzdrehmomentes gegeneinander verdrehen. Es sind Anschläge vorgeshen, die durch einen Spalt voneinander beabstandet sind. Die Hülsenabschnitte bestehen vorzugsweise aus hintereinanderliegenden Hülsenabschnitten. In den Profilhöhlungen dieser Hülsenabschnitte liegen die beiden Profile des vorzugsweise hantelförmigen Torsionsgliedes formschlüssig ein. In der ersten Variante der Erfindung können die Anschläge von den beiden Hülsenabschnitten ausgebildet sein. Vorzugsweise werde diese Anschläge von mit Bewegungsspiel ineinandergreifenden Hülsenrandabschnitten ausgebildet. Der Torsionsabschnitt des Torsionsgliedes ist zylinderförmig. Ferner kann eine Muffe vorgesehen sein, die die Verbindungsfuge zwischen den beiden Hülsenabschnitten überfängt. Die eine Abstützung für die Feder einer Betätigungshülse bildende Muffe sorgt für eine Fesselung der beiden Schaftabschnitte in Axialrichtung, erlaubt jedoch eine relative Drehbarkeit der beiden Hülsenabschnitte gegeneinander, wobei der Winkelbetrag der Drehbarkeit durch die Spaltweite zwischen den beiden Anschlägen festgelegt wird. Bei einer weiteren Variante der Erfindung können sich ebenfalls die beiden Hülsenabschnitte bis zum Erreichen des Grenzdrehmomentes gegeneinander verdrehen. Die Anschläge sind dort aber von einem sich unmittelbar an die Torsionszone anschließenden Profilabschnitt gebildet, welcher mit Untermaß in eine entsprechende Profilierung der den Torsionsabschnitt umgebenden Hülse eingreift, so dass die Hülse - ebenso wie beim ersten Ausführungsbeispiel - erst dann mit einem Drehmoment beaufschlagt wird, wenn das Grenzdrehmoment erreicht ist und die beiden Profilabschnitte sich um ein entsprechendes Winkelmaß gegeneinander verdreht haben. Bei dieser Variante ist der Torsionsabschnitt eine materialeinheitliche Verlängerung des Einspannabschnittes. Der Torsionsabschnitt kann sich materialeinheitlich verlängern bis in einen Befestigungsabschnitt, mit welchem der den Einspannsabschnitt ausbildene Kern drehfest mit einem die Werkzeugaufnahme ausbildenden Schaftabschnitt verbunden ist. Die beiden hülsenartigen Schaftabschnitte können unter Ausbildung einer umlaufenden Fuge gegeneinanderstoßen. Diese Fuge kann schräge Stirnflächen besitzen. Das Spannfutter kann ferner mit einer Betätigungshülse versehen sein, welche die Muffe überfängt. Hinsichtlich der Funktionsweise der Betätigungshülse und des Klemmittels, welches als Kugel ausgebildet ist, wird auf die Gebrauchsmusterschrift 90 00 245.8 verwiesen. Die beiden Hülsen werden mittels des Torsionsgliedes in einer derartigen Winkellage zueinander gehalten, dass eine elastische Ausweichbarkeit sowohl in Links- als auch in Rechtsrichtung möglich ist. Es liegt ein beidseitiges Bewegungsspiel vor. Während der Bewegung der beiden Hülsen gegeneinander wird das Torsionsglied tordiert. Bis zu einem ersten Grenzdrehmoment verhält sich das Spannfutter wie ein quasi starrer Körper. Das erste Grenzdrehmoment wird durch die Dimensionierung und die Vorbehandlung des Torsionsabschnites des Torsionsgliedes definiert. Bei Überschreitung des ersten Grenzdrehmomentes gibt das Torsionsglied federelastisch nach, wobei der Torsionsabschnitt tordiert, 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.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand beigefügter Figuren erläutert. Es zeigt:
Das Spannfutter des ersten Ausführungsbeispieles besitzt einen mehrkantförmigen, insbesondere sechskantförmigen Einspannabschnitt 1, mittels welchem das Spannfutter in ein Antriebsorgan, beispielsweise eine Bohrmaschine einspannbar ist. Das Ende des Einspannabschnittes sitzt formschlüssig sowohl in Drehrichtung, als auch in Achsrichtung gesichert in dem einen Ende eines Hülsenabschnittes 6.
Das andere Ende des Hülsenabschnittes 6 besitzt eine Profilhöhlung 11, welche ein mehrkantförmiges, insbesondere sechskantförmiges Profil aufweist. Daran anschließend ist ein zweiter Hülsenabschnitt 5 vorgesehen, welcher ebenfalls eine derartige Profilhöhlung 10 aufweist, die der Profilhöhlung 11 gegenüberliegt. Der Hülsenabschnitt 5 besitzt eine Werkzeugaufnahme 2, welche ebenfalls ein Mehrkantprofil, insbesondere Sechskantprofil aufweist zum Einstecken eines Bits 18. Der Bit 18 besitzt an seinem Mehrkantabschnitt Eckausnehmungen, in welche eine Kugel 17 drückt, um den Bit 18 in einer gefesselten Lage im Spannfutter zu halten.
Die Kugel 17 kann durch Verschieben einer Betätigungshülse 16 in eine Freigabestelle 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 die Trennfuge der beiden Hülsenabschnitte 5, 6 überfängt. Im Bereich der Trennfuge der Hülsenabschnitte 5, 6 sind die Enden der Hülsenabschnitte 5, 6 mit Fortsätzen 12, 13 ausgestattet, welche unter Ausbildung eines Spaltes 14 klauenförmig ineinandergreifen, so daß eine Relativverdrehung der beiden Schaftabschnitte 5, 6 um ca. 10° in beiden Richtungen möglich ist.
In die Profilhöhlungen 10, 11 der beiden Schaftabschnitte 5, 6 ist ein hantelförmiges Torsionsglied 7 eingesteckt. Im mittleren Bereich besitzt das Torsionsglied 7 einen zylinderförmigen Torsionsabschnitt 3, welcher sich bei Drehmomentbeaufschlagung verdrehen kann. Die Enden 8, 9 des Torsionsgliedes 7 sind mit einem Sechskantprofil ausgestattet, welches im wesentlichen spielfrei in die Profilhöhlungen 10, 11 eingreift, so daß das Torsionsglied 7 als Drehmitnahmeglied zwischen den beiden Schaftabschnitten 5, 6 wirkt.
Da die Muffe 15 über Halteringe 20 mit den beiden Schaftabschnitten 5, 6 verbunden ist, sind die beiden Hülsenabschnitte axial zueinander gefesselt, können sich aber gegeneinander um den durch die Spaltweite definierten Winkelbetrag verdrehen.
Um die beiden Hülsenabschnitte 5, 6 gegeneinander verdrehen zu können, muß ein gewisses Drehmoment aufgewandt werden, welches ggf. ein erstes Drehmoment M1 überschreitet. Dieses erste Drehmoment M1 wird durch den Härteverlauf bzw. die Vorbehandlung des Torsionsgliedes bestimmt. Bis dahin tordiert das Spannfutter nur geringfügig um den Winkel a. Bei Steigerung des Drehmomentes verdrehen sich die beiden Schaftabschnitte 5, 6 um den Winkel W, bis das zweite Grenzdrehmoment M2 bei einer Winkelstellung b erreicht wird. Dann stoßen die beiden Anschläge 4, welche von den Fortsätzen 12, 13 gebildet werden, gegeneinander, so daß eine unmittelbare Drehmomentmitnahme der beiden Hülsenabschnitte 5, 6 gegeben ist. Wie aus der Fig. 5 ersichtlich ist, verhält sich das Spannfutter dann ähnlich wie im Bereich geringer Drehmomente wie ein quasi starrer Körper. Nur im Bereich zwischen den beiden Grenzdrehmomenten M1 und M2 können sich die beiden Schaftabschnitte 5, 6 durch elastische Verformung des Torsionsabschnittes 3 gegeneinander verdrehen.
Wesentlich ist, daß das Spannfutter oberhalb des zweiten Grenzdrehmomentes steifer wirkt, als unterhalb des zweiten Grenzdrehmomentes, wo es federelastisch Torsion ausweichen kann.
Das federnde Verhalten zwischen den Winkel a und b unterhalb des zweiten Grenzdrehmomentes wird im wesentlichen durch die Geometrie und den Werkstoff des Torsionsabschnittes 3 bestimmt. Es ist möglich, Spannfutter mit verschiedenen Torsionseigenschaften herzustellen, indem die verschiedenen Spannfutter mit unterschiedlichen Torsionsgliedern versehen werden.
Die Werkzeugaufnahme 2 besitzt eine Höhlung, die bodenseitig eine Schulter 21 ausbildet, auf welcher ein Randabschnitt der Stirnfläche des Bits 18 aufliegen kann. Diese Schulter wird von einer Einschnürung der Höhlung 10 des Schaftabschnittes 5 ausgebildet.
In einer nicht dargestellten Ausführungsform ist vorgesehen, daß zwischen dem Einspannabschnitt 1 und dem Ende 9 des Torsionsgliedes 7 ein Magnet vorgesehen ist, welcher bspw. mit dem Torsionsglied 7 verklebt, verlötet oder anderweitig befestigt ist. Zur optimalen Übertragung der Magnetkraft auf den Bit 18 kann die Stirnfläche des Bits flächig auf dem anderen Ende 8 des Torsionsgliedes 7 aufliegen.
Der Torsionsabschnitt 3 liegt im Bereich der Trennfuge der beiden Hülsenabschnitte 5, 6. Auch in diesem Bereich besitzt die Höhlung ein Sechskantprofil. Der Durchmesser des im Querschnitt kreisrunden Torsionsabschnittes 3 ist geringer, als der lichte Abstand der Sechskantflächen, so daß eine freie Tordierung möglich ist.
Das zweite Ausführungsbeispiel besitzt ebenfalls einen Einsteckabschnitt 1, dieser setzt sich allerdings materialeinheitlich in den Torsionsabschnitt 3 und weiter in einem Profilabschnitt 26 fort, mittels welchem der so ausgebildete Kern drehfest in einer Höhlung 10 des die Werkzeugaufnahme 2 ausbildenden Schaftabschnittes 5 einliegt. Der Schaftabschnitt 5 wird von einer Hülse ausgebildet, welche ebenfalls einen Magneten 24 trägt, welcher den Boden der Werkzeugaufnahme 2 ausbildet. Die Verrastung des Werkzeuges 18 über Kugel 17 und Betätigungshülsen 16 erfolgt wie beim ersten Ausführungsbeispiel. Die Betätigungshülse 16 besitzt äußerlich keine Riffelung, sondern umlaufende Rillen.
Die Hülse 5 ist wie gesagt drehfest mit einer materialeinheitlichen Verlängerung des Einsteckabschnittes 1 verbunden. In einer axialen Position zwischen Einsteckabschnitt 1 und Schaftabschnitt 5 befindet sich eine weitere Hülse 6. Dieser Abschnitt 6 besitzt eine Profilhöhlung 11, welche unmittelbar an den Einsteckabschnitt 1 angrenzt. In dieser Profilhöhlung 11 sitzt mit geringem Spiel ein entsprechend dem Einsteckabschnitt 1 Mehrkantprofilabschnitt 9 des Torsionsgliedes 7. Das Torsionsglied 7 besitzt wie beim ersten Ausführungsbeispiel einen Torsionabschnitt 3 in Form einer Einschnürung. Jenseits der Einschnürung 3 besitzt der Torsionabschnitt 7 einen Profilabschnitt 22, welcher mit Untermaß in einer entsprechenden Hohlprofilierung 23 der Hülse 6 mit größerem Spiel einliegt. In Fig. 9 ist dargestellt, wie das sechseckförmige Profil 22 in einer mit Übermaß gestalteten ebenfalls sechseckförmigen Aussparung 23 des Abschnittes 6 einliegt. Die beiden Profile 22, 23 treten in eine drehmomentübertragende Anlage, wenn Sie zuvor um einen gewissen Winkelbetrag gegeneinander verdreht worden sind.
Die profilidentische Verlängerung 26 des Profilabschnittes 22 ist drehfest mit der Hülse 5 gekuppelt. Die beiden Schaftabschnitte 5, 6 stoßen in Form einer mit schrägen Stirnkanten versehenen umlaufenden Fuge 25 aneinander, so daß sich die beiden Abschnitte 5, 6 gegeneinander verdrehen können.
Beim zweiten Ausführungsbeispiel wird es als vorteilhaft angesehen, daß nur ein Kernteil vorgesehen ist, welches einerseits den Einspannabschnitt 1 ausbildet und mit seinem anderen Ende drehfest mit der Werkzeugaufnahme 2 verbunden ist. Dieser Kern ist so ausgebildet, daß er - bspw. durch eine querschnittsverjüngte Zone - einen Torsionsabschnitt 3 ausbildet. Der Torsionsabschnitt 3 wird von gleichgestalteten Sechskantprofilen begrenzt, so daß der Kern aus einem Sechskant-Strangmaterial hergestellt werden kann. Der einspannabschnittseitig an die Torsionszone 3 angrenzende Profilabschnitt 9 steckt mit geringerem Spiel in einer entsprechenden Profilhöhlung 11 einer Hülse 6, als der jenseits der Torsionszone 3 liegende Profilabschnitt 22 in einer Profilhöhlung 23 liegt. Die Hülse 6 dient daher lediglich bei Überschreiten eines Grenzdrehmomentes als drehmomentübertragendes Organ.