DE3874885T2

DE3874885T2 - Spannvorrichtung fuer werkzeuge.

Info

Publication number: DE3874885T2
Application number: DE8888908974T
Authority: DE
Inventors: Ltd Sakamaki
Original assignee: SAKAMAKI Manufacturing
Current assignee: SAKAMAKI Manufacturing
Priority date: 1987-10-16
Filing date: 1988-10-14
Publication date: 1993-03-18
Anticipated expiration: 2008-10-15
Also published as: US4951955A; EP0340310A4; EP0340310B1; JPH029517A; KR890701259A; DE3874885D1; EP0340310A1; WO1989003267A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einspannvorrichtung für ein Werkzeug, z. B. einen Bohrer.

Beschreibung des Standes der Technik:

Fig. 10 und 11 zeigen eine herkömmliche Einspannvorrichtung für ein Werkzeug des oben beschriebenen Typs. Diese Einspannvorrichtung weist einen Einspannvorrichtungskörper 1 auf, drei Klemmbacken 2, die an dem Einspannvorrichtungskörper 1 angebracht sind, ein Drehteil 3 und eine Drehmutter 4, im Gewindeeingriff mit den Klemmbacken 2. Die Klemmbacken 2 werden veranlaßt, in einer schrägen Höhe zu gleiten und sich dadurch aufgrund des Gewindeeingriffs der Klemmbacken 2 mit der Drehmutter 4 zusammenzuziehen und auszudehnen, durch Drehen des Drehteils 3.
In dieser herkömmlichen Einspannvorrichtung ziehen sich die Klemmbacken 2 zusammen und ein Werkzeug wird dadurch festgesetzt, wenn ein Benutzer das Drehteil 3 ergreift und dreht. Ferner werden die Klemmbacken 2 auch veranlaßt, sich zusammenzuziehen, um durch Drehen des Einspannvorrichtungskörpers 1 das Werkzeug W festzusetzen. Die Drehung des Einspannvorrichtungskörpers 1 wird erreicht durch Befestigen einer Welle 7, z. B. eines elektrischen Bohrers, an einem Befestigungsteil 5 des Einspannvorrichtungskörpers 1 und durch Drehen der Welle 7, während das Drehteil 3 durch einen Benutzer stationär gehalten wird.
In der herkömmlichen Einspannvorrichtung wird jedoch die Befestigungskraft des Werkzeugs W durch die Wechselwirkung der Greifkraft des Drehteils 3 und der Drehkraft des Einspannvorrichtungskörpers 1 erhalten, und dies ist die Ursache dafür, daß das Werkzeug mit einem ungenügenden Kraftbetrag festgesetzt wird.
Die US-A-4,277,074 beschreibt eine Einspannvorrichtung für ein Werkstück, wobei ein mit Gewinde versehenes angeschrägtes Stück auf der Innenseite eines Kragens angeordnet wird, um die Klemmbacken einzugreifen, und zeigt ein Drehteil und eine Kupplung, die zwischen dem Drehteil und dem mit Gewinde versehenen angeschrägten Teil angeordnet ist, um die Einspannvorrichtung- Klemmbacken zu bewegen. Die US-A-2,684,856 beschreibt eine Einspannvorrichtung, die ebenfalls eine Gewindemutter mit einem Drehteil und einer Kupplungseinrichtung aufweist. Die Vorrichtungen beider Druckschriften liefern u. a. keine Lagerkörper und können daher keinen glatten Betrieb durchführen.

Zusammenfassung der Erfindung:

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine Einspannvorrichtung für ein Werkzeug anzugeben, die geeignet ist, das o. g. Problem des Standes der Technik auszuschalten.
Eine solche Aufgabe wird erreicht durch die im angehängten Anspruch genannten Merkmale.
Wenn bei einer solchen Anordnung der Einspannvorrichtungskörper gedreht wird, wobei das Drehteil stationär gehalten ist, so daß sich die Drehmutter nicht dreht, werden die Klemmbacken veranlaßt, in einer schrägen Höhe zu gleiten und sich aufgrund des Gewindeeingriffs der Klemmbacken mit der Drehmutter zusammen zuziehen und das Werkzeug wird somit durch die Klemmbacken festgesetzt. Wenn der Einspannvorrichtungskörper in diesem Zustand weitergedreht wird, wird die Übertragung von Kraft von der Drehmutter auf das Drehteil periodisch durch den Kupplungsmechanismus abgeschnitten.
In der vorliegenden Erfindung wird die Kraftübertragung periodisch durch den Kupplungsmechanismus abgeschnitten, was eine Stoßkraft erzeugt. Die Stoßkraft und die Anwesenheit der Lagerkörper erhöht den Betrag der Kraft, mit dem das Werkzeug festgesetzt ist, und ermöglicht eine glatte Freigabe des Werkzeugs.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen:

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht einer Einspannvorrichtung, die eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 2 ist ein Schnitt längs der Linie A-A von Fig. 1, die einen ringförmigen bzw. ringraumförmigen Körper eines Kupplungsmechanismusses zeigt.
Fig. 3 ist ein Schnitt längs der Linie B-B von Fig. 1, die eine Drehmutter des Kupplungsmechanismus zeigt.
Fig. 4 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht der wesentlichen Teile des Kupplungsmechanismus.
Fig. 5 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht einer Oberhälfte der Einspannvorrichtung, die deren Betrieb zeigt.
Fig. 6 ist eine Querschnittsansicht einer Einspannvorrichtung, die eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 7 ist ein Schnitt längs der Linie A-A von Fig. 6.
Fig. 8 ist eine Querschnittsansicht einer Einspannvorrichtung, die eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 9 ist eine Querschnittsansicht einer Einspannvorrichtung, die eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Fig. 10 ist eine Querschnittsansicht einer herkömmlichen Einspannvorrichtung, und
Fig. 11 ist eine Vorderansicht der Einspannvorrichtung von Figur 10, wobei Teile zur Deutlichkeit weggebrochen sind.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen:

Die vorliegende Erfindung wird nun beispielhaft unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 9 beschrieben.
In den nachstehend beschriebenen Ausführungsformen ist zu beachten, daß dieselben Bezugsziffern zur Bezeichnung derselben Teile verwendet werden, wie in dem herkömmlichen Beispiel, das in Fig. 10 gezeigt ist.
Zunächst wird eine erste Ausführungsform unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 5 beschrieben. Eine Einspannvorrichtung bzw. ein Futter hat einen Einspannvorrichtungskörper 1 und drei Klemmbacken 2 sind an diesem Einspannvorrichtungskörper 1 in einer radialen Form derart befestigt, daß er veranlaßt werden kann, in einer geneigten Höhe zu gleiten und dadurch sich zusammenzuziehen und auszudehnen. Ferner sind ein Drehteil 3 und eine Drehmutter 4 drehbar an dem Einspannvorrichtungskörper 1 angebracht. Die Drehmutter 4 hat Rillen bzw. Nuten 4a, durch die sie in zwei Teile geteilt ist. Diese Teile werden zusammengesetzt, um die Drehmutter nach deren Herstellung zu bilden. Ein Formhaltering 8 ist an der äußeren Randfläche der Drehmutter 4 eingepaßt und hat die Funktion, die Funktion der Drehmutter 4 aufrecht zu erhalten. Die Innenfläche der Drehmutter 4 ist mit einem Innengewinde versehen und das Innengewinde 9 ist in Eingriff mit einem Außengewinde 10, das an der äußeren Randfläche der Klemmbacken 2 gebildet ist. Die äußere Randfläche des Drehteils 3 ist mit einer Vielzahl von vertieften Abschnitten 11 versehen. Eine Unterlegscheibe 13 ist an der Seite eines Flanschabschnitts 12 des Einspannvorrichtungskörpers 1 angeordnet, der näher an der Drehmutter 4 liegt, und die sphärischen bzw. kugelartigen Lagerkörper 14 sind zwischen der Unterlegscheibe 13 und der Drehmutter 4 vorgesehen.
Ein Greifring bzw. Spannring 15 ist an dem Einspannvorrichtungskörper 1 derart befestigt, daß er sich nicht dreht. Die äußere Randfläche des Spannrings 15 ist mit vertieften Abschnitten 16 versehen.
Ein Kupplungsmechanismus 17 weist zwei vertiefte Abschnitte 4b und zwei konvexe Abschnitte 4c auf, die in derselben Winkelbeziehung an der Drehmutter 4 gebildet sind, zwei vertiefte Abschnitte 18a und zwei konvexe Abschnitte 18b, die an dem Ringkörper 18 um Abschnitte von deren Umfang herum gebildet sind, die jeweils 150º und 30º von 180º insgesamt darstellen, wobei der Ringkörper einstückig mit dem Drehteil 3 ausgebildet ist, einen Sperring 19, der an der inneren Randfläche des hinteren Abschnitts des Drehteils 3 vorgesehen ist, und eine Kupplungsfeder 20, die zwischen dem Formhaltering 8 und dem Sperring 19 vorgesehen ist, um das Drehteil 3 in die Richtung nach rechts zu zwingen, wie in Fig. 1 gezeigt.
Wenn bei der oben beschriebenen Anordnung das Drehteil 3 gedreht wird, während der Spannring 15 stationär gehalten ist, wird die Drehmutter 4 durch den Eingriff der konvexen Abschnitte 4c mit den konvexen Abschnitten 18b des Kupplungsmechanismusses 17 gedreht, was die Klemmbacken 2 veranlaßt, in einer geneigten Höhe zu gleiten und sich aufgrund des Gewindeeingriffs der Drehmutter 4 mit den Klemmbacken 2 zusammenzuziehen, wobei ein Werkzeug W durch die Klemmbacken 2 somit festgestellt wird.
Wenn das Drehteil 3 in der entgegengesetzten Richtung gedreht wird, werden die Klemmbacken 2 veranlaßt, in einer geneigten Höhe zu gleiten und so auseinander zu fahren, daß das Werkzeug W vermittels des Gewindeeingriffs der Drehmutter 4 mit den Klemmbacken 2 entfernt werden kann.
Wenn ferner eine Welle 7, z. B. ein elektrischer Bohrer 6, gedreht wird, während das Drehteil 3 stationär gehalten wird, so daß die Drehmutter 4 sich nicht dreht, dreht sich der Einspannvorrichtungskörper 1, was die Klemmbacken 2 veranlaßt, in einer geneigten bzw. angeschrägten Höhe zu gleiten und sich aufgrund des Gewindeeingriffs des Innengewindes 9, das an der Drehmutter 4 gebildet ist, mit dem Außengewinde 10 an den Klemmbacken 2 zusammenzuziehen. Wenn die Welle 7 in der entgegengesetzten Richtung gedreht wird, werden die Klemmbacken 2 veranlaßt, in einer geneigten Höhe bzw. in der Höhe geneigt zu gleiten.
Wenn die Klemmbacken 2 veranlaßt werden, in einer geneigten Höhe zu gleiten und sich so zusammenzuziehen, daß das Werkzeug W durch die Drehung der Welle 7 festgezogen wird, z. B. den elektrischen Bohrer 6, während das Drehteil 6 stationär bzw. ortsfest gehalten wird, wenn die Welle 7 weitergedreht wird, nachdem die Klemmbacken 2 gegen das Werkzeug W anliegen, bewegt sich das Drehteil 3 in der Richtung nach links, wie in Fig. 5 gezeigt, und zwar gegen die Zwangskraft der Kupplungsfeder 20 und sodann steigen die konvexen Abschnitte 4c an den konvexen Abschnitten 18b an und schneiden die Kraftübertragung auf das Drehteil 3 ab. Dies führt zu einem Schlupf des Drehteils 3 und zur Drehung der Drehmutter. Nachfolgend erreichen die konvexen Abschnitte 4c und 18b die vertieften Abschnitte 4b und 18b unter der Wirkung der Kupplungsfeder 20 und das Drehteil 3 bewegt sich zurück in der rückwärtigen Richtung. Danach liegen die konvexen Abschnitte 4c gegen die konvexen Abschnitte 18b an und steigen wiederum an diesen. Die Stoßkraft, die durch den periodischen Kontakte der konvexen Abschnitte 4c mit den konvexen Abschnitten 18b erzeugt wird, wird als Reaktionskraft auf die Drehmutter 4 ausgeübt, was den Betrag der Befestigungskraft, die an dem Werkzeug anliegt, erhöht und die Freigabe des Werkzeugs W sanft ermöglicht.
Da ferner die Drehmutter 4 durch die Lagerkörper 14 getragen bzw. gelagert ist, bewirkt der Rollkontakt eine glatte Drehung der Drehmutter 4. Dies bedeutet, daß die Befestigung, Freigabe und Drehung der Drehmutter 4 glatt bzw. sanft vorgenommen werden kann, was die Befestigung und Freigabe des Werkzeugs W in glatter Weise ermöglicht.
Da ferner das Drehteil 3 durchrutscht bzw. einen Schlupf hat, wenn die Kraftübertragung auf das Drehteil ausgeschaltet ist, kann jede Möglichkeit, daß die Hand eines Benutzers verletzt wird, ausgeschaltet werden, was den Sicherheitsgrad erhöht.
Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 6 und 7 beschrieben. Eine Einspannvorrichtung hat einen Einspannvorrichtungskörper 1 und drei Klemmbacken 2 sind an dem Einspannvorrichtungskörper 1 in einer radialen Form derart angebracht, daß er veranlaßt werden kann, in einer geneigten Höhe zu gleiten und sich dadurch zusammenzuziehen und auszudehnen. Ferner sind ein Drehteil 3 und eine Drehmutter 4 drehbar an dem Einspannvorrichtungskörper 1 angebracht. Die Drehmutter 4 hat Rillen 4a, durch die sie in zwei Teile geteilt ist. Diese Teile werden zusammengesetzt, um nach der Herstellung die Drehmutter zu bilden. Ein Formhaltering 8 ist an der äußeren Randfläche der Drehmutter 4 eingepaßt und hat die Funktion, die Form der Drehmutter 4 aufrecht zu erhalten. Die innere Randfläche des Formhalterings 8 und die äußere Randfläche des Einspannvorrichtungskörpers 1 sind jeweils mit Ringnuten 1a und 8a versehen. Eine Vielzahl von sphärischen bzw. kugelförmigen Lagerkörpern 14 sind zwischen den Ringnuten 1a und 8a von einem Kugel-Einsatzloch 21 eingesetzt, das in dem Formhaltering 8 so gebildet ist, daß der Formhaltering 8 und die Drehmutter 4 durch die Lagerkörper 14 bezüglich des Einspannvorrichtungskörpers 1 in der axialen und Drehrichtung getragen sind. Das Kugel-Einsatzloch 21 ist durch einen Steckerkörper 22 geschlossen.
Ein Kupplungsmechanismus 17 weist vier konvexe Abschnitte 18b auf, die an einem ringförmigen Körper 18 gebildet sind, der in dem Drehteil 3 eingepaßt ist, vertiefte Abschnitte 18a, die die von den konvexen Abschnitten 18b verschiedenen Abschnitte bilden, vier konvexe Abschnitte 4c, die an der Drehmutter 4 gebildet sind, vertiefte Abschnitte 4b, die den von den konvexen Abschnitten 4c verschiedenen Abschnitt bilden, einen Sperrabschnitt 19, der an dem inneren Randabschnitt des hinteren Abschnitts des Drehteils 3 gebildet ist, und eine Kupplungsfeder 20, die zwischen dem Formhaltering 8 und Sperrabschnitt 19 vorgesehen ist, um das Drehteil 3 in die Richtung nach rechts zu zwingen, wie in Fig. 6 gezeigt.
Bei der oben beschriebenen Anordnung wird die Stoßkraft, die durch den periodischen Kontakt der konvexen Abschnitte 4c mit den konvexen Abschnitten 18b erzeugt wird, auf die Drehmutter 4 als Reaktionskraft ausgeübt, wie im Fall der ersten Ausführungsform, was den Betrag der Kraft erhöht, mit der das Werkzeug festgezogen wird und die sanfte Freigabe des Werkstücks W ermöglicht.
Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in Fig. 8 gezeigt ist, unterscheidet sich von der zweiten Ausführungsform, die in Fig. 6 und 7 gezeigt ist, darin, daß der Ringkörper 18 einstückig mit dem Drehteil 3 ausgebildet ist, daß ein Deckel 23 in den Einspannvorrichtungskörper 1 eingepaßt ist, und daß ein Sperring 19 an dem Drehteil 3 angebracht ist. Der weitere Aufbau ist derselbe wie der der zweiten Ausführungsform.
Obwohl die zweite und dritte Ausführungsform in unterschiedlicher Weise zusammengesetzt sind, werden sie in derselben Weise betätigt.
Eine vierte Ausführungsform, die in Fig. 9 gezeigt ist, ist ähnlich der in Fig. 1 bis 5 gezeigten Ausführungsform.
Dies bedeutet, daß ein Deckel 23 in dem Einspannvorrichtungskörper 1 eingepaßt ist. Ferner ist ein Ringkörper 18 weggelassen und die konvexen Abschnitte 18b und vertieften Abschnitte 18a werden direkt in dem Drehteil 3 gebildet, welches zusammen mit den konvexen Abschnitten 4c und den vertieften Abschnitten 4b in der Drehmutter 4 einen Kupplungsmechanismus 17 bilden. Der weitere Aufbau ist derselbe wie der der in Fig. 1 bis 5 gezeigten Ausführungsform.
Die vierte Ausführungsform wird in derselben Weise betrieben, in der die erste, zweite und dritte Ausführungsform betrieben werden.
Die Anzahl der konvexen Abschnitte 4c und 18b des Kupplungsmechanismus 17 ist nicht auf die oben beschriebenen beschränkt. Ferner kann auch ein Kupplungsmechanismus 17 mit einem anderen Aufbau eingesetzt werden.
Aus der vorangegangenen Beschreibung versteht sich, daß eine erfindungsgemäße Einspannvorrichtung für ein Werkzeug am geeignetsten verwendet wird, um ein Werkzeug sicher festzuziehen, z. B. einen Bohrer, und die Befestigung des Werkzeugs freizugeben.

Claims

1. Einspannvorrichtung für ein Werkzeug, umfassend: einen Einspannvorrichtungskörper (1), der ein axiales mittiges Loch und eine Mehrzahl von geneigten Löchern, die sich radial hiervon erstrecken, hat; eine Mehrzahl von Klemmbacken (2), die Außengewindegänge (10) auf einer äußeren Umfangsoberfläche haben, wobei die Klemmbacken innerhalb der geneigten Löcher angeordnet und verschiebbar sind; eine sich drehende Mutter (4), die drehbar auf dem Einspannvorrichtungskörper (1) angebracht ist, wobei die sich drehende Mutter auf der inneren Oberfläche Innengewindegänge (9) zum Eingriff mit den Außengewindegängen (10) hat; ein zylindrisches, sich drehendes Teil (3), das drehbar und bewegbar in der Axialrichtung des Einspannvorrichtungskörpers (1) angebracht ist, wobei das sich drehende Teil so positioniert ist, daß es die sich drehende Mutter (4) abdeckt, worin die Drehkraft, die an dem sich drehenden Teil (3) erzeugt wird, auf die sich drehende Mutter (4) übertragen wird, was dazu führt, daß die Außengewindegänge (10) mit den Innengewindegängen (9) kämmen und bewirkt, daß sich die Klemmbacken durch Verschieben längs der geneigten Löcher zusammenziehen oder ausdehnen; einen Kupplungsmechanismus (17), umfassend einen Sperring (19), einen Formhaltering (8), eine Kupplungsfeder (20), einen mit dem sich drehenden Teil integral ausgebildeten Ringkörper, erste vertiefte Teile (4C) und erste konvexe Teile (4b), die in gleichen Winkelabständen auf der sich drehenden Mutter (4) ausgebildet sind, und zweite vertiefte Teile (18b) und zweite konvexe Teile (18a), die auf dem Ringkörper ausgebildet sind, wobei die ersten und zweiten vertieften Teile und die ersten und zweiten konvexen Teile wechselweise gegenüber sind und sich unter rechten Winkeln kreuzen, wobei der Sperring (19) auf der inneren Umfangsoberfläche des rückwärtigen Teils des sich drehenden Teils (3) ist, wobei der Formhaltering (8) auf einer äußeren Umfangsoberfläche der sich drehenden Mutter angebracht ist, und wobei die Kupplungsfeder (20) zwischen dem Formhaltering (8) und dem Sperring (19) positioniert ist und eine gerichtete Spannung auf das sich drehende Teil ausübt, und worin die Konvexitäten die Kraft durch Eingriff mit den Konkavitäten und Abfangen der Kraft durch das Übergreifen der Konvexitäten übertragen; und sphärische Lagerkörper (14) zum glatten Betrieb, positioniert zwischen der Oberfläche der sich drehenden Mutter (4) und der Oberfläche des Einspannvorrichtungskörpers (1), wobei sich diese Oberflächen relativ drehen und wechselweise gegenüberliegen.