DE10106251B4

DE10106251B4 - Bohrfutter

Info

Publication number: DE10106251B4
Application number: DE10106251A
Authority: DE
Inventors: Günter Horst Röhm; Hans-Dieter Mack
Original assignee: Roehm GmbH Darmstadt
Current assignee: Roehm GmbH Darmstadt
Priority date: 2001-02-10
Filing date: 2001-02-10
Publication date: 2005-07-28
Anticipated expiration: 2021-02-11
Also published as: FR2820998A1; JP4080214B2; FR2820998B1; CN1369346A; US6575478B2; DE10106251A1; US20020109307A1; GB0200574D0; JP2002254222A; TW548149B; GB2373202A; GB2373202B; CN1235707C

Abstract

Bohrfutter mit einem an eine Bohrspindel anschließbaren Futterkörper (1), in dem in geneigt zur Futterachse ausgerichteten Führungsaufnahmen (2) eine Aufnahme für das Bohrwerkzeug bildende Spannbacken (3) geführt sind, die zum Öffen und Schließen des Bohrfutters über eine am Backenschaft (4) ausgebildete Zahnreihe (5) mit einem am Futterkörper (1) drehbar geführten Gewindering (6) in Eingriff stehen, benachbart zu dem auf der axial dem Bohrwerkzeug zugewandten Seite ein Federring (10) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Federring (10) frei drehbar im Futterkörper (1) gelagert ist, daß zwischen dem Gewindering (6) und dem Federring (10) ein Koppelmechanismus (11) ausgebildet ist, der in der axial rückwärtigen Extremposition der Spannbacken (3) bei der Auslenkung des Federringes (10) eine drehfeste Kopplung von dem Gewindering (6) und dem Federring (10) bewirkt, und daß Mittel zur Begrenzung des Drehwinkels zwischen den Spannbacken (3) und dem Gewindering (6) nach erfolgter Kopplung von dem Gewindering (6) und dem Federing...

Description

Die Erfindung betrifft ein Bohrfutter mit einem an eine Bohrspindel anschließbaren Futterkörper, in dem in geneigt zur Futterachse ausgerichteten Führungsaufnahmen eine Aufnahme für das Bohrwerkzeug bildende Spannbacken geführt sind, die zum Öffen und Schließen des Bohrfutters über eine am Backenschaft ausgebildete Zahnreihe mit einem am Futterkörper drehbar geführten Gewindering in Eingriff stehen, benachbart zu dem auf der axial dem Bohrwerkzeug zugewandten Seite ein Federring angeordnet ist.

Bei derartigen aus der DE 198 05 019 A1 bekannten Bohrfuttern werden die Spannbacken in Längsrichtung ihrer Führungsaufnahmen verstellt, indem der Gewindering unmittelbar oder mittelbar über eine diesem zugeordnete Spannhülse ergriffen und der Futterkörper über die Bohrspindel der Bohrmaschine verdreht wird. Bei einer Verdrehung der Bohrspindel in der dem Öffnen des Bohrfutters entsprechenden Drehrichtung werden die Spannbacken in den Führungsaufnahmen axial nach rückwärts verstellt, wobei dies mit einer solchen Kraft aufgrund der gestiegenen Leistungsstärke der Bohrmaschinen erfolgen kann, daß die Spannbacken in ihrer axial rückwärtigen Extremposition sich zwischen dem Gewindering und den Führungsaufnahmen verkeilen, insbesondere wenn die am Ende der Zahnreihe ausgebildete Planfläche der Spannbacken am Gewindering anschlägt. Um dieses Verkeilen zu verhindern, ist bereits vorgeschlagen worden, dem Gewindering einen Federring zuzuordnen, der bei der rückwärtigen Verstellung der Spannbacken gespannt wird und ein dem Verkeilen entgegenwirkendes Rückstellmoment erzeugt. Derartige Bohrfutter haben sich grundsätzlich bewährt, allerdings sind Betriebssituationen bei leistungsstarken Bohrmaschinen denkbar, bei denen es dennoch zu einem Verkeilen kommt, insbesondere, wenn die Bohrmaschine über eine Spindelstopfunktion verfügt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Bohrfutter der eingangs genannten Art so auszubilden, daß aus der axial rückwärtigen Extremposition der Spannbacken ein erneutes Schließen des Bohrfutters sicher gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Bohrfutter der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Federring frei drehbar im Futterkörper gelagert ist, daß zwischen dem Gewindering und dem Federring ein Koppelmechanismus ausgebildet ist, der in der axial rückwärtigen Extremposition der Spannbacken bei der Auslenkung des Federringes eine drehfeste Kopplung von dem Gewindering und dem Federring bewirkt, und daß Mittel zur Begrenzung des Drehwinkels zwischen den Spannbacken und dem Gewindering nach erfolgter Kopplung von dem Gewindering und dem Federing vorgesehen sind.

Die Erfindung bietet den Vorteil, daß durch die Verstellung des Federringes dieser nicht nur gespannt und damit ein Rückstellmoment erzeugt wird, sondern daß zugleich eine drehfeste Einheit von Federring und Gewindering gebildet wird, die in der dem Öffnen des Bohrfutters entsprechenden Drehrichtung nur noch begrenzt gegenüber dem Futterkörper verdreht werden kann, was einer Selbsthemmung der zwischen dem Gewindering und den Zahnreihen bestehenden Gewindeverbindung durch zu starkes Festziehen entgegenwirkt.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Koppelmechanismus einen auf der dem Gewindering zugewandten Seite des Federringes ausgebildeten Nocken aufweist, der durch die auf den Federring auflaufenden Spannbacken bei ihrer nach rückwärts gerichteten Verstellung in eine im Gewindering ausgebildeten Nockenaufnahme einführbar ist. Diese Ausführungsform zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß lediglich durch Modifikation der Form vorhandener Bauteile der Koppelmechanismus realisiert werden kann, der somit nicht zu einem gesteigerten Aufwand bei der Montage des Bohrfutters führt.

Insbesondere wenn der Gewindering als geteilter, in einer in Umfangsrichtung des Futterkörpers verlaufende Nut eingesetzter Gewindering ausgebildet ist, ist es günstig, wenn der Nocken und die Nockenaufnahme mehrfach vorgesehen sind, da so jeder Teil des Gewinderinges mit dem Federring gekoppelt werden kann.

Eine hinsichtlich der Einfachheit ihres Aufbaus bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Begrenzung des Drehwinkels durch einen am Federring auf dessen axialer nach vorn weisenden Seite ausgebildeten Stopnocken gebildet sind. Auch bei dieser Ausführungsform ist allein durch eine Modifikation der Form des Federringes der Zusatznutzen erreicht, daß die Drehung des Gewinderinges gegenüber den Spannbacken begrenzt ist.

Dabei ist vorgesehen, daß gleichmäßig über den Umfang in einer der Winkelverteilung der Spannbacken entsprechenden Verteilung mehrere Stopnocken vorhanden sind, da so sämtliche Spannbacken in die Mittel zur Begrenzung des Drehwinkels zwischen den Spannbacken und dem Gewindering einbezogen sind und entsprechend die Belastung einzelner Bauteile bei Nutzung der Mittel zur Begrenzung des Drehwinkels geringer ausfällt.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindering axial nach rückwärts, also in Richtung der Bohrspindel, über einen Druckring am Futterkörper abgestützt ist, der an einer axial nach vorn weisenden Körperschulter des Futterkörpers anliegt, deren Durchmesser zu einer maximal 50 prozentigen Überdeckung mit dem Druckring in radialer Richtung führt. Diese Gestaltung bietet den Vorteil, daß in dem Moment, in dem bei der axial nach hinten gerichteten Verstellung der Spannbacken diese mit ihren Planflächen sich über den Federring an dem Gewindering axial nach hinten abstützen, dieser den Druckring nach hinten auslenken kann, so daß dem Druckring eine Federwirkung zukommt, die die Funktion des Federringes unterstützt, da der Druckring nach dem Ende der Verstellung der Spannbacken dazu tendiert, in seine Ruhelage zurück zu kehren und dabei dafür sorgt, daß die Gewindegänge des Gewinderinges nicht gegen ihre Anlagefläche an den Zahnreihen der Spannbacken gepreßt werden, sondern in dieser Gewindeverbindung ein Spiel zur Verfügung steht, das einer Hemmung entgegenwirkt.

Eine besonders große Auslenkung des Druckringes bei verbleibender ausreichender Abstützung gegenüber dem Futterkörper läßt sich erzielen, wenn der Durchmesser der Körperschulter einer maximal 25 prozentigen Überdeckung mit dem Druckring entspricht.

Günstig ist weiterhin, wenn auf den einander zugewandten Seiten des Druckringes und des Gewinderinges Laufflächen für die Kugeln eines Kugellagers ausgebildet sind, da bei Verwendung eines Kugellagers besonders große Kräfte beim Spannen und Lösen eines Werkzeugs auf die Gewindeverbindung zwischen dem Gewindering und den Zahnreihen der Spannbacken ausgeübt werden können und bei einer derartigen Ausführung eines Bohrfutters die Vorteile der in der Kraftübertragungskette angeordneten Federglieder besonders groß sind.

Im folgenden soll die Erfindung an einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert werden; es zeigen:

1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Bohrfutters mit einem am Gewindering angeordneten Federring, teilweise im Schnitt dargestellt,

2 das Detail II aus 1,

3 einen Querschnitt durch einen Federring mit einem auf der Oberseite angeordneten Nocken und zwei auf der Unterseite ausgebildeten Stopnocken,

4 eine der 2 entsprechende Darstellung mit dem Spannbacken in seiner axial rückwärtigen Extremposition mit dem in die Nockenaufnahme eingesetzten Nocken des Federringes.

5 eine der 1 entsprechende Darstellung eines Bohrfutters mit dem über einen federn nachgiebigen Druckring axial nach hinten abgestützten Gewindering.

In der 1 ist ein Bohrfutter mit einem Futterkörper 1 gezeigt, in dem am axial rückwärtigen Ende eine Spindelaufnahme ausgebildet ist, durch die das Bohrfutter an einer in der Zeichnung nicht dargestellten Bohrspindel 25 einer ebenfalls nicht dargestellten Bohrmaschine befestigt werden kann. In dem Futterkörper 1 sind in geneigt zur Futterachse ausgerichteten Führungsaufnahmen 2 eine Aufnahme für das Bohrwerkzeug bildende Spannbacken 3 geführt, die zum Öffnen und Schließen des Bohrfutters über 30 eine am Backenschaft 4 ausgebildete Zahnreihe 5 mit einem am Futterkörper drehbar geführten Gewindering 6 in Eingriff stehen. Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Gewindering 6 als geteilter Gewindering 6 ausgebildet, der nach dem Einsetzen in eine am Futterkörper 1 in Umfangsrichtung verlaufende Nut 7 durch eine Ringhülse 8 zusammengehalten wird. Der Gewindering 6 ist weiterhin mit einer Spannhülse 9 gekoppelt, die ergriffen werden kann, wenn die Spannbacken 3 in ihren Führungsaufnahmen 2 verstellt werden sollen, was durch Betätigung der Bohrspindel geschieht, wodurch sich eine Relativdrehung zwischen Futterkörper 1 und Gewindering 6 ergibt, bei der die Spannbacken 3 sich verstellen. Benachbart zu dem auf der axial dem Bohrwerkzeug zugewandten Seite des Gewinderinges 6 ist ein Federring 10 angeordnet, der frei drehbar im Futterkörper 1 gelagert ist. Zwischen dem Gewindering 6 und dem Federring 10 ist ein Koppelmechanismus 11 ausgebildet, der in der axial rückwärtigen Extremposition der Spannbacken 3 bei der Auslenkung des Federringes 10 eine drehfeste Kopplung von dem Gewindering 6 und dem Federring 10 bewirkt, wobei der Koppelmechanismus 11 einen auf der dem Gewindering 6 zugewandten Seite des Federringes 10 ausgebildeten Nocken 12 aufweist, der durch die auf den Federring 10 auflaufenden Spannbacken 3, insbesondere der am Ende der Zahnreihen 5 ausgebildeten, radial verlaufenden Planfläche 13, bei ihrer nach rückwärts gerichteten Verstellung in eine im Gewindering 6 ausgebildeten Nockenaufnahme 14 einführbar ist. Weiterhin sind Mittel zur Begrenzung des Drehwinkels zwischen den Spannbacken 3 und dem Gewindering 6 nach erfolgter Kopplung von dem Gewindering 6 und dem Federring 10 vorgesehen, die durch einen am Federring 10 auf dessen axial nach vorn weisenden Seite ausgebildeten Stopnocken 15 gebildet sind, wobei insbesondere bei geteilt ausgebildetem Gewindering 6 gleichmäßig über den Umfang in einer der Winkelverteilung der Spannbacken 3 entsprechenden Verteilung mehrere Stopnocken 15 vorhanden sind.
In 5 ist eine Ausführungsform eines Bohrfutters gezeigt, bei der der Gewindering 6 axial nach rückwärts, also in Richtung der Bohrspindel, über einen Druckring 16 am Futterkörper 1 abgestützt ist, wobei der Druckring 16 an einer axial nach vorn weisenden Körperschulter 18 des Futterkörpers 1 anliegt, deren Durchmesser zu einer maximal 50 prozentigen, im gezeigten Ausführungsbeispiel 25 prozentigen Überdeckung mit dem Druckring 16 in radialer Richtung führt.
Auf den einander zugewandten Seiten des Druckringes 16 und des Gewinderinges 6 sind Laufflächen für die Kugeln 17 eines Kugellagers 19 ausgebildet.
Nachfolgend wird nunmehr die Funktionsweise der Erfindung kurz geschildert. Ausgehend von einem Zustand, in dem die Spannbacken 3 sich nicht in ihrer axial rückwärtigen Extremposition befinden, insbesondere einem Zustand, bei dem zwischen den Spannbacken 3 der Schaft eines Bohrwerkzeuges eingespannt und/oder geführt ist, wird zum Öffnen des Bohrfutters die Spannhülse 9 ergriffen und der Futterkörper 1 oder – wie im weiteren beschrieben – die Bohrspindel in der dem Öffnen des Bohrfutters entsprechenden Drehrichtung verdreht, wodurch sich die Spannbacken 3 in ihren Führungsaufnahmen 2 axial nach rückwärts verstellen. Sobald die Planfläche 13 einer Spannbacke 3 bei dieser axial nach rückwärts gerichteten Verstellung an dem Federring 10 zur Anlage kommt, wird dieser gespannt und ein Rückstellmoment aufgebaut. Bei weiter fortgesetzter Rückwärtsbewegung der Spannbacken 3 dreht sich der Gewindering 6 gegenüber dem Federring 10 noch so weit, bis der Nocken 12 in die Nockenaufnahme 14 eingreifen kann, wodurch nunmehr nur noch eine gemeinsame Drehung von Gewindering 6 und Federring 10 möglich ist, die bei fortgesetzter Betätigung der Bohrspindel relativ zum Futterkörper 1 nur so weit erfolgt, bis die Stopnocken 15 an den Spannbacken 3 zur Anlage kommen und eine weitere Verdrehung verhindern. Nach Beendigung der Drehung der Bohrspindel wird aufgrund des gespannten Federringes 10 bewirkt, daß die nach rückwärts weisenden Zahnflanken der Zahnreihen 5 der Spannbacken 3 nicht weiter gegen die Gewindeflächen des Gewinderinges 6 gepreßt werden, sondern sich ein normales Gewindespiel einstellt, das ein erneutes Schließen des Bohrfutter unterstützt. Der Aufbau dieses in der Gewindeverbindung zur Vermeidung einer Selbsthemmung präsenten Spiels wird weiterhin durch die federnd nachgiebige Gestaltung des Druckringes 16 gefördert, der sich insbesondere dann auslenkt, wenn die Spannbacken 3 bei ihrer axial rückwärtigen Verstellung durch die motorisch angetriebene Bohrspindel mit Wucht an dem Gewindering 6 zur Anlage kommen und so ein harter Impuls von den Spannbacken 3 über den Gewindering 6 auf den Druckring 16 und den Futterkörper 1 übertragen wird. Der Druckring 16 kehrt in die Ruhelage zurück, wenn nach dem Loslassen der Spannhülse 9 keine Kraft mehr auf die Spannbacken 3 ausgeübt wird und das Gesamtsystem relaxieren kann. Damit stehen im Bohrfutter zwei federnd nachgiebige Elemente zur Verfügung, die mit ihrer Federkennlinie auf die unterschiedlichen Belastungsarten angepaßt sein können.

Claims

Bohrfutter mit einem an eine Bohrspindel anschließbaren Futterkörper (1), in dem in geneigt zur Futterachse ausgerichteten Führungsaufnahmen (2) eine Aufnahme für das Bohrwerkzeug bildende Spannbacken (3) geführt sind, die zum Öffen und Schließen des Bohrfutters über eine am Backenschaft (4) ausgebildete Zahnreihe (5) mit einem am Futterkörper (1) drehbar geführten Gewindering (6) in Eingriff stehen, benachbart zu dem auf der axial dem Bohrwerkzeug zugewandten Seite ein Federring (10) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Federring (10) frei drehbar im Futterkörper (1) gelagert ist, daß zwischen dem Gewindering (6) und dem Federring (10) ein Koppelmechanismus (11) ausgebildet ist, der in der axial rückwärtigen Extremposition der Spannbacken (3) bei der Auslenkung des Federringes (10) eine drehfeste Kopplung von dem Gewindering (6) und dem Federring (10) bewirkt, und daß Mittel zur Begrenzung des Drehwinkels zwischen den Spannbacken (3) und dem Gewindering (6) nach erfolgter Kopplung von dem Gewindering (6) und dem Federing (10) vorgesehen sind.
Bohrfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Koppelmechanismus (11) einen auf der dem Gewindering (6) zugewandten Seite des Federringes (10) ausgebildeten Nocken (12) aufweist, der durch die auf den Federring (10) auflaufenden Spannbacken (3) bei ihrer nach rückwärts gerichteten Verstellung in eine im Gewindering (6) ausgebildete Nockenaufnahmen (14) einführbar ist.
Bohrfutter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Nocken (12) und die Nockenaufnahme (14) mehrfach vorgesehen sind.
Bohrfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Begrenzung des Drehwinkels durch einen am Federring (10) auf dessen axial nach vorn weisenden Seite ausgebildeten Stopnocken (15) gebildet sind.
Bohrfutter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß gleichmäßig über den Umfang in einer der Winkelverteilung der Spannbacken (3) entsprechenden Verteilung mehrere Stopnocken (15) vorhanden sind.
Bohrfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindering (6) axial nach rückwärts, also in Richtung der Bohrspindel, über einen Druckring (16) am Futterkörper (1) abgestützt ist, der an einer axial nach vorn weisenden Körperschulter (18) des Futterkörpers (1) anliegt, deren Durchmesser zu einer maximal 50prozentigen Überdeckung mit dem Druckring (16) in radialer Richtung führt.
Bohrfutter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Körperschulter (18) einer maximal 25prozentigen Überdeckung mit dem Druckring (16) entspricht.
Bohrfutter nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf den einander zugewandten Seiten des Druckringes (16) und des Gewinderinges (6) Laufflächen für die Kugeln (17) eines Kugellagers (19) ausgebildet sind.