DE4033122A1 - Werkzeugfutter - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft Werkzeugfutter zur Befestigung
an elektrischen Bohrgeräten, Kraftantriebseinrichtungen
und dergleichen, um Werkzeuge wie Bohreinsätze und An
triebseinsätze zu halten, und insbesondere ein solches
Werkzeugfutter, das von Hand ohne Verwendung eines
Spannfutterhandgriffs gespannt werden kann.
Ein herkömmliches Werkzeugfutter hat einen Drehring,
der mit einem Handgriff drehbar ist, um Spannfutter
klauen vorzuschieben und zurückzuziehen, wobei die
Betätigung mittels Handgriff umständlich ist und der
Handgriff ständig bereitgehalten werden muß. Um solche
Nachteile zu vermeiden, ist bereits ein Werkzeugfutter
entwickelt worden, das einen von Hand drehbaren Ring,
ohne Heranziehen eines Spannfutterhandgriffs, hat, um
die Spannfutterklauen zu spannen, sowie eine Verriege
lungseinrichtung, die ein Lösen der Spannfutterklauen
während eines Arbeitsganges verhindert.
Bei dem Werkzeugfutter mit einer derartigen Verriegelungs
einrichtung ist das Werkzeug unter Beeinträchtigung der
Effektivität frei drehbar, wenn die Spannfutterklauen
nur eine unzureichende Klemmkraft ausüben.
Um eine große Befestigungskraft zu erzielen, ist es
wünschenswert, das Drehmoment durch Reduzierung der
Drehung des Drehringes über einen geeigneten Reduktions
mechanismus zu erhöhen. Hierbei entsteht jedoch das
Problem, daß das Spannfutter nicht schnell betätigbar
ist, da die Spannfutterklauen auch dann mit einer ver
ringerten Geschwindigkeit bewegt werden, wenn ein ein
gesetztes Werkzeug von den Spannfutterklauen noch
nicht ergriffen ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Probleme
zu vermeiden.
Das erfindungsgemäße Werkzeugfutter enthält eine Ver
riegelungseinrichtung zwischen einem Spannfutterteil
und durch Gewindevorschub verschiebbaren Spannfutter
klauen, wobei die Verriegelungseinrichtung durch eine
Reaktionskraft, die beim Ergreifen eines Werkzeugs
durch die Spannfutterklauen auftritt, gegen das Spann
futterteil gedrückt und so blockiert wird, und eine
Drehmomentverstärkungseinrichtung zwischen der Ver
riegelungseinrichtung und einem drehbar auf dem Spann
futterteil befestigten Steuerring, wobei die Drehmoment
verstärkungseinrichtung die Drehung des Steuerrings
reduziert, um ein verstärktes Drehmoment an einen Ge
windering abzugeben, der durch Gewindevorschub die
Spannfutterklauen bewegt, wenn die Verriegelungsein
richtung mit dem Spannfutterteil verriegelt ist, wobei
die Spannfutterklauen schnell verschoben werden, bis
sie ein in Position gebrachtes Werkzeug berühren, um
eine Schnellklemmwirkung zu erzielen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Drehung des
Steuerrings mit einem automatisch erhöhten Drehmoment
verbunden, wenn die Spannfutterklauen das Werkzeug
berühren und halten, wodurch die Spannfutterklauen mit
dem erhöhten Drehmoment verschoben werden, um das Werk
zeug mit einer großen Klemmkraft zu halten.
Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfin
dung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
einiger bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung.
Dabei zeigen:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines Werkzeug
futters in einem Vertikalschnitt;
Fig. 2 einen Drehmomentverstärkungsmechanismus
in einer auseinandergezogenen Darstellung;
Fig. 3 Rollnuten in einer schematischen Dar
stellung;
Fig. 4 eine zweite Ausführungsform des Werkzeug
futters in einem Vertikalschnitt;
Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie I-I in
Fig. 4 zur Erläuterung eines Arbeitsgangs;
Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie II-II
in Fig. 4;
Fig. 7 eine dritte Ausführungsform in einem
Vertikalschnitt;
Fig. 8 einen Schnitt entlang der Linie III-III in
Fig. 7;
Fig. 9 eine vierte Ausführungsform in einem Vertikal
schnitt;
Fig. 10 einen Steuerring in einem Vertikalschnitt;
Fig. 11 eine Seitenansicht des Steuerrings;
Fig. 12 eine fünfte Ausführungsform in einem Ver
tikalschnitt;
Fig. 13 einen Drehmomentverstärkungsmechanismus
in einer unwirksamen Position in einem
vergrößerten Querschnitt;
Fig. 14 den Drehmomentverstärkungsmechanismus in
einer wirksamen Position in einem ver
größerten Querschnitt und
Fig. 15 eine sechste Ausführungsform in einem ver
größerten Querschnitt.
Eine erste Ausführungsform der Erfindung wird nach
folgend in Einzelheiten mit Bezug auf die Zeichnungen
beschrieben.
Die Fig. 1 bis 3 zeigen eine erste Ausführungsform
des Werkzeugfutters. Dieses Werkzeugfutter wird bei
einem elektrischen Bohrgerät oder einer Kraftantriebs
einrichtung verwendet, um ein Werkzeug wie einen Bohrer
einsatz oder einen Antriebseinsatz zu halten.
Mit Bezug auf die Fig. 1 und 2 enthält das Werkzeug
futter 10 drei Spannfutterklauen 12, die verschieblich
zentral am vorderen Ende eines Spannfutterteils 11 an
geordnet sind. Die Spannfutterklauen 12 sind zu ihren
vorderen Enden hin geneigt und konvergieren in Richtung
der Achse des Spannfutterteils 11.
Genauer gesagt, sind die Spannfutterklauen 12 nur in
Gleitnuten 13 verschieblich angeordnet, die geneigt
zu ihren Achsen in dem Spannfutterteil 11 ausgebildet
sind. Jede Klaue 12 hat an einem Umfangsabschnitt ein
Schraubengewinde 14, wobei das Gewinde der Schraube
fortlaufend ausgebildet ist. Die bereichsweise ausge
bildeten Schraubenspindeln 14 kämmen mit Mutterschrauben
16, di ein einem Schraubenring 15 gebildet sind. Durch
Drehen des Gewinderings 15 in entgegengesetzten Rich
tungen werden die Spannfutterklauen 12 aufeinander zu
und voneinander weg verschoben, um ein Werkzeug fest
zuklemmen bzw. freizugeben.
Ein Drehmomentverstärkungsmechanismus 17 befindet sich
an der Außenseite des Gewinderings 15, und ein Steuer
ring 18 ist an der Außenseite des Drehmomentverstärkungs
mechanismus 17 angebracht. Wenn der Steuerring 18 vor
wärts oder rückwärts gedreht wird, d.h. in einer Rich
tung zum Festklemmen oder Freigeben des Werkzeugs A,
wird das Drehmoment über den Drehmomentverstärkungs
mechanismus 7 auf den Gewindering 15 übertragen.
Der Drehmomentverstärkungsmechanismus 17 ist folgender
maßen aufgebaut. Der Mechanismus 17 enthält drei ring
förmige Elemente, d.h. einen Ausgangsring 20, der im
Preßsitz an dem Gewindering 15 befestigt ist, einen
Eingangsring 21, der in demSteuerring 18 relativ drehbar
gelagert und um eine vorbestimmte Strecke e exzentrisch
versetzt ist, und einen Verriegelungsring 22, der in
Druckkontakt mit einer rückwärtigen Position des Spann
futterteils 11 über schräge Randflächen bewegbar ist.
Diese ringförmigen Elemente sind in axialer Richtung
des Spannfutterteils 11 angeordnet.
Der Eingangsring 21 bildet eine hyperzykloidförmige
Rollnut 23 mit gewölbten Abschnitten an einer Fläche,
die dem Verriegelungsring 22 gegenüberliegt. Der Ver
riegelungsring 22 bildet eine epizykloidförmige Roll
nut 24 mit gewölbten Abschnitten an einer Fläche, die
dem Eingangsring 21 gegenüberliegt. Mehrere Kugeln
25 sind zwischen diesen Rollnuten 23 und 24 angeordnet,
um entlang der Nuten 23 und 24 abzurollen.
Wie ferner Fig. 3 zeigt, haben die Rollnuten 23 und
24 eine Amplitude, die der Größe der Exzentrizität
e des Eingangsrings 21 entspricht. Der Eingangsring
21 hat 10 Wellen, und der Verriegelungsring 22 hat 12
Wellen. Die Anzahl der Kugeln 25 zwischen den Nuten
beträgt 11 oder weniger.
Wenn eine Umdrehung infolge der Größe der Exzentrizität
e auf den Eingangsring 21 mit den Rollnuten 23 und 24
ausgeübt wird, rollen die Kugeln 25 entlang der Roll
nuten 23 und 24, um den Eingangsring 21 zu drehen. Da
die Drehung gegenüber dem Umlauf signifikant reduziert
ist, führt die Drehung des Eingangsringes 21 zur Abgabe
eines verstärkten Drehmoments.
Da bei dieser Ausführungsform die Rollnut 23 des Ein
gangsrings 21 zehn Wellen und die Rollnut 24 des Ver
riegelungsrings 22 zwölf Wellen haben, ist die Wellen
differenz gleich 2, so daß das Untersetzungsverhältnis
gleich 2/10 Wellen, d.h. 1/5 beträgt.
Ein größeres Untersetzungsverhältnis kann durch Er
höhung der Anzahl der Wellen erreicht werden. Wenn
beispielsweise der Eingangsring 21 vierzig Wellen hat
und die Differenz der Wellenzahl 2 beträgt, bedeutet
das 2/40 Wellen gleich 1/20, womit ein weitgehend ver
stärktes Drehmoment abgegeben wird.
Um die Drehung des Eingangsrings 21 auf den Ausgangs
ring 20 zu übertragen, sind mehrere Kugeln 26 zwischen
dengegenüberliegenden Flächen angeordnet.
Hierzu enthält der Eingangsring 21 nicht dargestellte
Aussparungen zur Aufnahme der Kugeln 26, während der
Ausgangsring 20 Aussparungen 27 aufweist, die gegen
überliegen. Die Aussparungen 27 des Ausgangsrings 20
haben eine (ringförmige) Abmessung, die es den Kugeln
26 erlaubt, in dem selben Exzentrizitätsausmaß e umzu
laufen, so daß eine Kraftübertragung trotz der exzen
trischen Drehung des Eingangsrings 21 möglich ist.
Zur Befestigung des Verriegelungsringes 22 an dem Spann
futterteil 11 hat der Verriegelungsring 22 zentral eine
schräge Druckkontaktfläche 28, die nach hinten diver
giert, während das Spannfutterteil 11 eine entsprechende
Druckkontaktfläche 29 besitzt. Diese Flächen bewegen sich
in Druckkontakt miteinander, wenn der Verriegelungsring
22 durch ein Spiel des Gewinderings 15 (beim Zurück
ziehen der Spannfutterklauen 12) gedrückt wird, wodurch
der Verriegelungsring 22 an dem Spannfutterteil 11 be
festigt wird.
Der Verriegelungsring 22 hat an dem kreisförmigen rück
wärtigen Ende Zähne 30. Ein elastischer Ring 33 ist an
dem rückwärtigen Ende des Verriegelungsrings 22 ange
ordnet und hat mehrere elastische Elemente 32 mit Klauen
31, die elastisch in die Zähne 30 eingreifen. Der
elastische Ring 33 hat ferner Befestigungsvorsprünge
34, die im Preßsitz in Nuten 35 an der Innenwand des
Steuerrings 18 eingreifen, wodurch der elastische Ring
33 in Position und gegen Drehung gehalten ist.
Die elastischen Elemente 32 erfüllen wenigstens drei
Funktionen. Eine besteht darin, eine Kraft auszuüben,
um die oben erwähnten Druckkontaktflächen 28 und 29
zu trennen. Die zweite Funktion besteht darin, in den
Verriegelungsring 22 einzugreifen, so daß dieser mit
dem Steuerring 18 rotiert, da anderenfalls der Ver
riegelungsring 22 frei drehbar wäre, wenn er außer
Druckkontakt mit dem Spannfutterteil 11 stehen würde.
Die dritte Funktion ist eine Verriegelungsfunktion zur
Befestigung des Verriegelungsrings 22, der durch Reak
tion selbst dann lose werden könnte, wenn der Verriege
lungsring 22 gegen das Spannfutterteil 11 gedrückt wird.
Eine Abdeckung 36 ist an dem rückwärtigen Ende des
Steuerrings 18 angebracht und sitzt im Preßsitz auf
einer Basis an einer rückwärtigen Position des Spann
futterteils 11.
Der elastische Ring 33 ist in dieser Ausführungsform
an dem Steuerring 18 befestigt, er kann jedoch auch
an dem Spannfutterteil 11 befestigt sein.
Der Gewindering 15 besteht aus zwei Teilen, die durch
den Preßsitz des Ausgangsrings 20 miteinander verbun
den werden, nachdem die zwei Teile mit dem Spannfutter
teil 11 zusammengebaut sind. Die Verbindung kann auch
mit anderen Mitteln hervorgerufen werden, indem die
zwei Elemente beispielsweise zusammengeschraubt werden,
oder durch eine Keilverzahnung mit einem E-Ring, der
eine Trennung verhindert.
In den Fig. 1 und 2 bezeichnet das Bezugszeichen 37
ein Lager in dem Eingangsring 21 zur glatten Drehung
des Steuerrings 18.
Das Werkzeugspannfutter 10 funktioniert folgendermaßen:.
Es sei angenommen, daß die Spannfutterklauen 12 weit
offen sind,um zum Halten des Werkzeugs A bereit zu sein.
Das Werkzeug A wird in Position gebracht, woraufhin der
Steuerring 18 in Spannrichtung gedreht wird, damit die
Spannfutterklauen 12 das Werkzeug A festklemmen.
Da im Anfangszustand des Drehvorgangs des Ringes die
Spannfutterklauen 12 frei von Belastungen aus dem Fest
klemmen des Werkzeugs A sind, befindet sich der Ver
riegelungsring 22 des Drehmomentverstärkungsmechanismus
17 in einem freien Zustand gegenüber dem Spannfutterteil
11. Da außerdem der Verriegelungsring 22 in Eingriff
mit dem elastischen Element 32 steht, sind der Ausgangs
ring 20, der Eingangsring 21 und der Verriegelungsring
22 als eine Einheit miteinander verbunden und werden
gemeinsam gedreht. Dies hat zur Folge, daß die Drehung
des Steuerrings 18 direkt eine Drehung gleicher Ge
schwindigkeit des Gewinderings 15 hervorruft, der einen
schnellen Gewindevorschub zum Vorwärtsbewegen der Spann
futterklauen 12 bewirkt.
Eine Kraft wirkt auf die Spannfutterklauen 12, wenn die
Klauen 12 beginnen, das Werkzeug A festzuklemmen. Diese
Kraft verursacht einen Rückschlag des Schraubenrings 15,
der den Verriegelungsring 22 durch den Ausgangsring 20
und den Eingangsring 21 rückwärts drückt.
Dies führt dazu, daß die Druckkontaktflächen 28 und 29
des Verriegelungsrings 22 und des Spannfutterteils 11
miteinander in Druckkontakt geraten. Das elastische
Element 32 gibt diesem Druckkontakt nach, was zu seinem
Rutschen führt. Der Verriegelungsring 22 ist dann an
dem Spannfutterteil 11 befestigt, wodurch der Drehmoment
verstärkungsmechanismus 17 in einen wirksamen Zustand
versetzt ist.
Dabei verursacht die Drehung des Steuerrings 18 den
Umlauf des Eingangsrings 21, wodurch die Kugeln 25 ent
lang der Rollnuten 23 und 24 rollen, um den Eingangs
ring 21 zu drehen. Die Drehung des Eingangsrings 21
wird als hohes Drehmoment infolge der Untersetzung des
Eingangsrings auf den Ausgangsring 20 übertragen, um
den Gewindering 15 zum Vorschub der Spannfutterklauen
12 zu drehen, wodurch diese das Werkzeug A mit einem
großen Drehmoment festklemmen.
Bei einem Bearbeitungsvorgang mit dem von den Spann
futterklauen 12 auf die oben beschriebene Weise fest
gehaltenen Werkzeug A wird dieses, beispielsweise ein
Kraftantriebseinsatz, in entgegengesetzten Richtungen
gedreht, je nach der Art des Arbeitsvorgangs.
Wenn dieser Vorgang mit einer Vorwärtsdrehung des
Werkzeugs A verbunden ist, die auf den Steuerring 18,
den Drehmomentverstärkungsmechanismus 17 und den Ge
windering 15 in Spannrichtung der Spannfutterklauen
12 wirkt, dann wirkt eine Rückwärtsdrehung auf diese
Bauteile 18, 17 und 15 in Freigaberichtung der Spann
futterklauen 12. Obwohl eine Reaktion bei der Umkehr
der Drehung, die in Freigaberichtung der Spannfutter
klauen 12 wirkt, auftritt, tritt tatsächlich keine
Lockerung auf, da der Verriegelungsring 22 von dem
elastischen Element 32 ergriffen ist, um den Steuer
ring 18, den Drehmomentverstärkungsmechanismus 17
und den Gewindering 15 starr mit dem Spannfutterteil
11 zu verbinden.
Zur Freigabe des Werkzeugs A muß der Steuerring 18
lediglich in Freigaberichtung gedreht werden. Darauf
hin werden die Spannfutterklauen 12 mit einem hohen
Drehmoment gelockert, da sich im Anfangszustand der
Drehung der Drehmomentverstärkungsmechanismus 17 in
dem wirksamen Zustand befindet. Wenn die Spannfutter
klauen 12 weiter gelöst werden, um den Rückschlag des
Gewinderings 15 auszuschalten, drückt das elastische
Elemente 32 den Verriegelungsring 12 zurück. Daraufhin
bewegen sich die Druckkontaktflächen 28 und 29 des Ver
riegelungsrings 22 und des Spannfutterteils 11 aus dem
Druckkontakt heraus. Der Gewindering 15 dreht sich
schnell mit derselben Geschwindigkeit wie der Steuer
ring 18, um die Spannfutterklauen 12 schnell in die
Freigaberichtung zu bewegen.
Bei dieser Ausführungsform ist das Werkzeug A mit der
Spannkraft gehalten, die durch den Drehmomentver
stärkungsmechanismus 17 verstärkt ist. Damit ist das
Werkzeug A auf eine Weise festgehalten, die dem Fall
der Verwendung eines Spannfuttergriffs äquivalent ist.
Der Drehmomentverstärkungsmechanismus 17 enthält drei Ringe,
d.h. den Ausgangsring 20, den Eingangsring 21 und den
Verriegelungsring 22. Damit ist die Konstruktion kompakt
und in der Lage, mit den Spannfutterklauen 12 leicht zu
verriegeln. Trotz der einfachen Konstruktion kann ein
großes Drehmoment übertragen werden.
Der zwängende Eingriff des elastischen Elements 32 ver
hindert ein Lösen des Steuerrings 18 und der Spannfutter
klauen 12 bei Vibrationen, die während eines Arbeits
vorganges auftreten. Dies fördert das Festklemmen des
Werkzeugs A mit erhöhter Festigkeit.
Außer der Funktion, ein Lockern zu verhindern, haben
die elastischen Elemente 32 die Funktionen, den Steuer
ring 18 zur festen Verbindung zu ergreifen, den Steuer
ring 18 an dem Spannfutterteil 11 zu halten und das
Spannfutterteil 11 und die Spannfutterklauen 12 aus
dem gegenseitigen Druckkontakt freizugeben, wenn das
Werkzeug A von den Spannfutterklauen 12 entfernt wird.
Dieses einzelne Bauteil, das diese Funktionen erfüllt,
ermöglicht es, daß die Konstruktion mit einer ver
ringerten Anzahl von Bauteilen komptakt wird.
In der vorstehenden ersten Ausführungsform wird der
Output des Eingangsrings 21 über den Abgabering 20
auf den Gewindering 15 übertragen. Alternativ hierzu
kann der Output über ein Getriebekupplung übertragen
werden, die den Eingangsring 21 und den Gewindering
15 verbindet und die exzentrische Drehung des Eingangs
rings 21 absorbieren kann.
Außerdem werden bei der ersten Ausführungsform die
Spannfutterklauen 12 durch die Wirkung des Gewinderings
15 vorgeschoben, der außen aufgesetzt ist. Der Dreh
momentverstärkungsmechanismus 17 ist auch auf solche
Spannfutterklauen anwendbar, die von einer Buchse ge
drückt und gezogen werden, die sich an den hinteren
Enden der Spannfutterklauen befindet und durch Gewinde
vorschub angetrieben wird.
Die Fig. 4 bis 6 zeigen eine zweite Ausführungsform
des Werkzeugfutters. In Fig. 4 enthält das Werkzeug
futter 40 drei Spannfutterklauen 42, die verschieblich
in einem Spannfutterteil 41 angeordnet sind, um durch
entgegengesetzte Drehung eines Gewinderings 43 vorge
schoben und zurückgezogen zu werden, wie dies bei der
ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1 der Fall ist.
Eine detaillierte Beschreibung dieser Anordnung ent
fällt.
Der Gewindering 43 besteht aus zwei Teilen, die durch
Preß-Befestigung einer Hülse 44 an der Außenseite fest
miteinander verbunden werden.
Das Spannfutterteil 41 trägt einen zylindrischen Steuer
ring 45, der an einer Zwischenumfangsposition drehbar
befestigt ist. Eine zylindrische Abdeckung 46 ist auf
den Umfang des Spannfutterteils 41 an dessen Ende auf
gesetzt und dort befestigt.
In einer Kraftübertragungsbahn zwischen dem Gewinde
ring 43 und dem Steuerring 45 ist ein Drehmomentver
stärkungsmechanismus 47 zur Übertragung der Drehkraft
des Steuerrings 45 auf den Gewindering 43 angeordnet.
Dieser Mechanismus 47 enthält einen Eingangs-Ausgangs
ring 48, der drehbar in dem Steuerring 48 eingesestzt ist,
und einen Verriegelungsring 49, der drehbar auf dem
Spannfutterteil 41 befestigt ist.
Der Eingangs-/Ausgangsring 48 hat eine vordere innere
Wand, die über ein Nadellager 50 auf der äußeren Umfangs
fläche eines rohrförmigen Steuerabschnitts 51 sitzt,
der zentral in dem Steuerring 45 ausgebildet ist.
Wie auch Fig. 5 zeigt, ist die äußere Umfangsfläche
des rohrförmigen Steuerabschnitts 51 um eine Achse C
ausgebildet, die um eine Strecke e zu einer Achse B
des Spannfutterteils 41 versetzt ist.
Der Eingangs/Ausgangsring 48 hat eine Zwischeninnen
wand, die über eine Getriebekupplung 53 in Antriebs-
Verbindung mit einem äußeren Umfang eines rückwärtigen
Endes des Gewinderinges 43 steht.
Diese Getriebekupplung 52 kämmt lose mit einem Zahnrad
53, das an der Zwischeninnenwand des Eingangs/Ausgangs
rings 48 ausgebildet ist, und mit einem Zahnrad 54 an
dem Außenumfang des rückwärtigen Endes des Gewinderings
43, um Exzentrizität in der Größe e zuzulassen.
Außerdem bildet eine rückwärtige Innenwand des Eingangs/
Ausgangsrings 48 ein Zahnrad 55, das, wie auch Fig. 6
zeigt, mit einem Zahnrad 56 kämmt, das am Umfang des Ver
riegelungsrings 49 ausgebildet ist.
Diese Zahnräder 55 und 56 bilden zykloidische Zahnräder
zur Ausführung einer zykloidischen Bewegung. Wenn der
Steuerring 45 gedreht wird, um den Eingangs/Ausgangsring
48 durch die Exzentrizität des rohrförmigen Steuerab
schnitts 51 zu drehen, führt eine Differenz in der Anzahl
der Zähne zwischen dem Zahnrad 55 an dem Eingangs/Aus
gangsring 48 und dem Zahnrad 56 an dem Verriegelungsring
49 zur Drehung des Eingangs/Ausgangsrings 48 entsprechend
der Extrazahl der Zähne. Im Ergebnis ist die Drehung des
Eingangs/Ausgangsrings 48 erheblich reduziert, und die
Drehung des Ringes 48 ist mit einer verstärkten Dreh
momentababgabe verbunden.
Wenn beispielsweise das Zahnrad 56 des Verriegelungs
rades 49 sechsundsechzig Zähne und das Zahnrad 55 des
Eingangs/Ausgangsringes 48 achtundsechszig Zähne haben,
beträgt die Differenz der Zähne 2, und das Untersetzungs
verhältnis ist 2/66 Zähne gleich 1/33. Somit wird das
Untersetzungsverhältnis von 1/33 bezüglich einer Eingabe
erhalten, wobei der Eingangs/Ausgangsring 48 eine erheb
lich verstärkte Drehmomentabgabe hervorruft.
Zwischen gegenüberliegenden Flächen des Gewinderings 43
und des Verriegelungsrings 49 ist eine geeignete Anzahl
von Druckkugeln zur Rollbewegung angeordnet.
Eine innere Umfangswand des Verriegelungsrings 49 hat
eine schräge Druckkontaktfläche 48, die nach hinten
divergiert, während das Spannfutterteil 41 an einer
äußeren Zwischenumfangswand eine schräge Druckkontakt
fläche 49 hat, die der Kontaktfläche 58 gegenüberliegt
und nach hinten entsprechend divergiert.
Diese Druckkontaktflächen 58 und 59 bewegen sich in
Druckkontakt miteinander, wenn der Gewindering 43 durch
einen Rückstoß der Spannfutterklauen 42 zurückgezogen
wird, als Ergebnis der Befestigung des Gewinderings 43
zum Festklemmen des Werkzeugs A, wodurch der Verriege
lungsring 49 an dem Spannfutterteil 41 befestigt wird.
Ein elastischer Ring 60 ist in eine innere Umfangswand
des Steuerrings 45 eingesetzt und liegt dem rückwärtigen
Ende des Verriegelungsrings 49 gegenüber. Der elastische
Ring 60 enthält elastische Elemente 61 entlang innerer
Umfangspositionen, die in eine gezahnte Fläche an dem
Ende des Verriegelungsrings 49 eingreifen. Auf diese
Weise sind der Steuerring 45 und der Verriegelungsring
49 fest miteinander verbunden, und der Verriegelungsring
49 und das Spannfutterteil 41 werden in einer Richtung
beaufschlagt, um die Druckkontaktflächen 58 und 59 zu
trennen.
Ein Haltering 63 ist durch Preßsitzhinten auf dem
elastischen Ring 60 befestigt und hält diesen in Position
und gegen Drehung.
Das Befestigen und Lösen eines Werkstücks mittels der
zweiten Ausführungsform eines Werkzeugfutters 40 wird
nachfolgend beschrieben.
Wenn das Werkzeug A von den drei Spannfutterklauen 42
ergriffen ist, wird der Steuerring 45 in einer Spann
richtung D (durch durchgehende Pfeile in den Fig. 5
und 6 angedeutet) gedreht, um das Werkzeug A festzu
klemmen, wobei die Abdeckung 46 gegen Drehung verriegelt
ist.
Da im Anfangszustand dieses Drehvorgangs die Spannfutter
klauen 42 frei von Belastung aus dem Festklemmen des
Werkzeugs A sind, ist der Verriegelungsring 49, der Teil
des Drehmomentverstärkungsmechanismus 47 ist, drehbar
gegenüber dem Spannfutterteil 41. Da ferner der Verriege
lungsring 49 mit dem Steuerring 45 über das elastische
Element 61 verbunden ist, drehen sich der Steuerring 45,
der Eingangs/Ausgangsring 48 und der Verriegelungsring
49 gemeinsam. Im Ergebnis ruft die Drehung des Steuer
rings 45 direkt eine Drehung gleicher Geschwindigkeit
des Gewinderings 43 hervor, was mit einem schnellen Ge
windevorschub zum schnellen Vorschieben der Spannfutter
klauen 42 zum Festklemmen des Werkzeugs A verbunden ist.
Danach wirkt eine Kraft auf die Spannfutterklauen 42,
wenn die Klauen 42 das Werkzeug A berühren und beginnen,
dieses festzuklemmen. Dann wird der Gewindering 43
durch einen Rückstoß infolge des Spannvorgangs zurück
gezogen und drückt den Verriegelungsring 49 durch die
Druckkugeln 57 nach hinten. Dies führt dazu, daß die
Druckkontaktflächen 58 und 59 des Verriegelungsring 49
und des Spannfutterteils 41 in Druckkontakt miteinander
geraten. Die elastischen Elemente 62 geben diesem Druck
kontakt mit einem entsprechenden Schlupf nach. Der Ver
riegelungsring 49 wird dann an dem Spannfutterteil 41
befestigt, wodurch der Drehmomentverstärkungsmechnismus
47 in einen wirksamen Zustand gerät, um den Geschwindig
keitsverringerungseffekt hervorzurufen.
Die Drehung des Steuerrings 45 läßt dabei der rohrför
miger Steuerabschnitt 51 den Eingangs/Ausgangsring 48
im Exzentrizitätsmaß umlaufen. Dies erzeugt eine Drehung
des Eingangs/Ausgangsrings 48 auf der Grundlage der
Differenz der Zähnezahl zwischen dem Zahnrad 55 an dem
Eingangs/Ausgangsring 48 und dem Zahnrad 56 an dem Ver
riegelungsring 49. Diese Drehung ist ein Output hohen
Drehmoments infolge der Reduktion des Inputs, um den
Gewindering 43 zu drehen und die Spannfutterklauen 42
durch Gewindevorschub vorwärts zu bewegen, wodurch diese
das Werkzeug A mit einem hohen Drehmoment festklemmen.
Bei der Ausführung eines Arbeitsganges mit dem von den
Spannfutterklauen 42 gehaltenen Werkzeug A wirken die
in den Verriegelungsring 49 eingreifenden elastischen
Elemente 61 in der Weise, daß sie ein Lockern infolge
Drehung in Freigaberichtung der Spannfutterklauen 42
stoppen.
Wenn das Werkzeug A freigegeben werden soll, muß ledig
lich der Steuerring 45 in die Freigaberichtung E gedreht
werden (durch gestrichelte Pfeile in den Fig. 5 und 6
angedeutet).
Wenn die Spannfutterklauen 42 zurückgezogen werden, um
den Rückstoß auf den Gewindering 43 infolge des Spann
vorgangs zu eliminieren, wird der Verriegelungsring 49
durch die Kraft der elastischen Elemente 61 vorgeschoben.
Damit bewegen sich die Druckkontaktflächen 58 und 59
des Verriegelungsrings 49 und des Spannfutterteils 41
aus dem Druckkontakt heraus. Damit wird der Reduktions
effekt des Drehmomemtverstärkungsmechanismus 47 aufge
hoben, wodurch der Steuerring 45, der Eingangs/Ausgangs
ring 48 und der Verriegelungsring 49 gemeinsam rotieren.
Der Gewindering 43 dreht mit derselben Geschwindigkeit
wie der Steuerring 45, um die Spannfutterklauen 42 schnell
durch Gewindevorschub in die Freigaberichtung zu bewegen.
Im Ergebnis gleiten die Spannfutterklauen 42 schnell
voneinander weg, um das Werkzeug A freizugeben.
Wenn das Werkzeug A gehalten ist, unterliegt das Dreh
moment der Geschwindigkeitsverringerung und der Ver
stärkung durch den Drehmomentverstärkungsmechanismus
47. Somit wird ein größeres Drehmoment erhalten als
dann, wenn das Drehmoment des Steuerrings 45 direkt auf
den Gewindering 43 übertragen wird, der mit den zuge
hörigen Spannfutterklauen 42 kämmt. Durch einfaches
Drehen des Steuerrings 45 in die Spannrichtung kann das
Werkzeug A fest eingeklemmt und in Position gehalten
werden.
Der Steuerring 45, der Eingangs/Ausgangsring 48 und der
Verriegelungsring 49 können gemeinsam in entgegenge
setzten Richtungen während des Drehvorgangs gedreht
werden, der ausgeführt wird, bis das Werkzeug A in Posi
tion festgeklemmt ist, und während des Drehvorgangs nach
dessen Freigabe. Die Spannfutterklauen 42 werden von dem
Gewindering 43 schnell durch Gewindevorschub aufein
ander zu und voneinander weg bewegt, um das Werkzeug
A festzuklemmen bzw. freizugeben. Somit hat diese Kon
struktion eine ausgezeichnete Betriebsfähigkeit.
Die folgende Konstruktion kann anstelle des rohrförmigen
Steuerabschnitts 51 der zweiten Ausführungsform vorge
sehen sein.
Der Steuerring 45 kann eine innere Umfangswand haben,
die um die Größe E bezüglich der Achse B des Spannfutter
teils 41 versetzt ist, wobei der Eingangs/Ausgangsring 48
lose in diese exzentrische Innenumfangswand eingesetzt
ist und der Ring 48 entlang der exzentrischen Innenumfangs
wand des Steuerrings 45 umlaufen kann.
Eine solche Konstruktion wird nachfolgend als dritte
Ausführungsform beschrieben, wobei der Schwerpunkt auf
dem Drehmomentverstärkungsmechanismus liegt.
Die Fig. 7 und 8 zeigen die dritte Ausführgsform
des Werkzeugfutters. Dieses Werkzeugfutter hat dieselbe
Grundkonstruktion wie die zweite Ausführungsform, wobei
für gleiche Bauteile dieselben Bezugszeichen ohne
nähere Beschreibung verwendet sind.
Der Steuerring 45 hat eine innere Umfangswand, die um
eine Achse C gebildet ist, die um eine Strecke e bezüg
lich der Achse B des Spannfutterteils 41 versetzt ist.
Der Eingangs/Ausgangsring 48 des Drehmomentverstärkungs
mechanismus 47 ist drehbar in die konzentrische Innen
umfangswand 70 des Steuerrings 48 über mehrere Kugeln
71 eingesetzt. Wenn der Steuerring 45 gedreht wird,
läuft der Eingangs-/Ausgangsring 48 entlang dieser ex
zentrischen Innenumfangswand 70 um.
Eine Hülse 72 sitzt im Preßsitz am Umfang des Gewinde
rings 43. Die Getriebekupplung 52 enthält ein Zahnrad
53 an dem vorderen Ende einer Innenwand des Eingangs/
Ausgangsrings 48 und ein Zahnrad 54 an dem Außenumfang
der Hülse 54.
Der Eingangs/Ausgangsring 48 hat ferner an einer rück
wärtigen Innenwand ein Zahnrad 55, das mit einem Zahnrad
56 kämmt, das am Umfang des Verriegelungsrings 49 ange
formt ist. Diese Zahnräder 55 und 56 bilden zykloidische
Zahnräder. Die Anzahl der Zähne dieser Zahnräder 55 und
56 sind so wie bei der zweiten Ausführungsform gewählt.
Wenn der Steuerring 45 gedreht wird, bewirkt der Dreh
momentverstärkungsmechanismus 47, daß das Werkzeug A
wie bei der zweiten Ausführungsform festgeklemmt wird.
Im Anfangszustand dieses Drehvorgangs, in dem die Spann
futterklauen 42 das Werkzeug A noch nicht festklemmen,
drehen der Steuerring 45, der Eingangs/Ausgangsring 48
und der Verriegelungsring 49 sich gemeinsam, um den
Gewindering 43 mit derselben Geschwindigkeit des Steuer
rings 45 zu drehen, wie dies bei der zweiten Aus
führungsform beschrieben ist. Der schnelle Schrauben
vorschub bzw. Gewindevorschub durch den Schraubenring
43 hat zur Folge, daß die Spannfutterklauen 42 schnell
aufeinander zu bewegt werden, um das Werkzeug A fest
zuklemmen.
Anschließend wirkt eine Kraft auf den Gewindering 43,
wenn die Spannfutterklauen 42 das Werkzeug A berühren
und beginnen, dieses festzuklemmen. Dann wird der Ge
windering 43 durch einen Rückstoß infolge des Spannvor
gangs zurückgedrückt und drückt seinerseits den Ver
riegelungsring 49 über die Druckkugeln 57 nach hinten.
Dadurch bewegen sich die Druckkontaktflächen 58 und 59
des Verriegelungsrings 49 und des Spannfutterteils 41
in Druckkontakt miteinander. Die elastischen Elemente 62
geben diesem Druckkontakt nach mit einem Schlupf. Der
Verriegelungsring 49 ist dann an dem Spannfutterteil 41
befestigt, wodurch der Drehmomentverstärkungsmechanis
mus 47 in einem wirksamen Zustand ist, um den Geschwin
digkeitsreduzierungseffekt auszuüben.
Die Drehung des Steuerrings 45 hat zur Folge, daß die
exzentrische Innenwand 70 den Eingangs-Ausgangsring 48
im Maß der Exzentrizität umlaufen läßt. Dies erzeugt
eine Drehung des Eingangs/Ausgangsrings 48 auf der
Basis der Differenz der Anzahl der Zähne zwischen dem
Zahnrad 53 an dem Eingangs/Ausgangsring 48 und dem Zahn
rad 56 an dem Verriegelungsring 49. Diese Drehung ist
ein Output mit einem hohen Drehmoment infolge der Re
duktions des Inputs, um den Gewindering 43 über die
Getriebekupplung 52 zu drehen und die Spannfutterklauen
42 durch Gewindevorschub zu bewegen, wodurch die Spann
futterklauen 42 das Werkzeug A mit einem hohen Drehmoment
festklemmen.
Wenn das Werkzeug A freigegeben werden soll, wird der
Steuerring 45 lediglich in Freigaberichtung E gedreht
(durch gestrichelten Pfeil in Fig. 8 angedeutet),
wie dies bei der zweiten Ausführungsform bereits be
schrieben ist. Auf eine detaillierte Beschreibung kann
daher verzichtet werden.
Diese dritte Ausführungsform der Erfindung hat Funk
tionen und Vorteile, die denjenigen der zweiten Aus
führungsform entsprechen.
Die Fig. 9, 10 und 11 zeigen eine vierte Ausführungs
form eines Werkzeugfutters. Diese vierte Ausführungs
form bezieht sich auf ein anderes Beispiel für das
Lager des Eingangs/Ausgangsrings 48 der dritten Aus
führungsform. Der Drehmomentverstärkungsmechanismus
47 und andere grundlegende Konstruktionen stimmen mit
denjenigen der dritten Ausführungsform überein, wobei
gleiche Bauteile mit denselben Bezugszeichen gekenn
zeichnet sind und nicht mehr besonders beschrieben
werden.
Wie in der dritten Ausführungsform hat der Steuerring 45
eine innere Umfangswand, die bezüglich der Achse des
Spannfutterteils 41 versetzt ist. Der Eingangs/Ausgangs
ring 48 des Drehmomentverstärkungsmechanismus 47 ist dreh
bar in die konzentrische innere Umfangswand 70 des
Steuerrings 48 eingesetzt. Wenn der Steuerring 45 gedreht
wird, kann der Eingangs/Ausgangsring 48 entlang dieser
exzentrischen inneren Umfangswand 70 umlaufen.
Dieser drehbare Eingangs/Ausgangsring 48 ist auf mehreren
Nadellagern 74 gelagert. Diese Nadellager 74 sind nur
entlang eines Teils des Umfangsbereichs angeordnet.
Damit läuft das zykloidische Zahnrad 56 des Verriege
lungsrings 49 um und rotiert, während es teilweise in
das zykloidische Zahnrad 55 des Eingangs/Ausgangsrings
48 eingreift. Dieser Eingriff findet in einem fest
stehenden Bereich statt, soweit der Steuerring 45 be
troffen ist. Die durch das Festklemmen des Werkzeugs A
erzeugte Kraft resultiert in einem radialen Druck, der
nur in dem obigen Eingriffsbereich wirkt.
Die Nadellager 74 sind somit entlang des Teils des Um
fangsbereichs des Steuerrings 45 angeordnet, wo die
Zahnräder 55 und 56 ineinander eingreifen und die Kraft
ausgeübt wird.
Die Nadellager 74 haben Enden, die etwas in Richtung
des Verriegelungsrings 49 vorstehen. Der Verriegelungs
ring 49 bildet eine Eingriffsnut 75 in Umfangsfläche,
die den vorspringenden Abschnitten der Nadellager 74
gegenüberliegt. Diese Eingriffsnut 75 nimmt die vor
springenden Abschnitte der Nadellager 74 auf und er
laubt so eine Bewegung infolge der Drehung der Nadel
lager 74 (Bewegung relativ zu dem Verriegelungsring 49).
Die durch das Festklemmen des Werkzeugs A erzeugte Kraft
wirkt auf die Nadellager 74 und drückt diese radial,
wie oben erwähnt ist. Wenn der Steuerring 45 aus einem
Kunststoff hergestellt ist, neigt daher die Druckkraft
dazu, den Steuerring 45 teilweise aufzuweiten und zu
verformen. Diese nach außen gerichtete Verformung des
Steuerrings 45 wird unterdrückt, da die Enden der Nadel
lager 74 bündig in der Eingriffsnut 75 sitzen, entgegen
einer äußeren Ausdehnung unter Druck.
Wenn der Steuerring 45 nach außen erweitert ist, füllt
dies den Spalt zwischen dem äußeren Umfang und der Ab
deckung 46, wodurch der Eintritt von Staub und anderen
Fremdpartikeln durch diesen Spalt wirkungsvoll ver
hindert ist.
Wenn die oben erwähnte Kraft einwirkt, um die Nadellager
74 radial auszudehnen, wird diese Kraft auf die Innen
position des Steuerrings 45 ausgeübt. Hierdurch wird in
dem Steuerring 45 eine innere Spannung erzeugt, die eine
Verwindung mit dem äußeren Abschnitt hervorruft.
Um dieser Verwindung entgegenzuwirken, sind Nadellager
76 an einer inneren Umfangswand des äußeren Abschnitts
des Steuerrings 45, den Nadellagern 74 gegenüberliegend,
angeordnet. Diese Nadellager 76 verhindern die Verwin
dung des Steuerrings 45.
Die Nadellager 74 und 76 können in einer geringen An
zahl vorgesehen sein. Da die vorstehenden Abschnitte
der Nadellager 74 in der Nut 76 des Verriegelungsrings
49 gehalten sind, kann eine Verformung des Steuerrings
45 infolge der Werkzeugklemmkraft verhindert werden.
Die oben beschriebene Lagerkonstruktion kann auch bei
der ersten Ausführungsform des Werkzeugfutters gemäß
Fig. 1 verwendet werden.
In Fig. 9 enthält der elastische Ring 60 ein Federmaterial,
das zu einer geneigten Flanschform gebildet ist und
mehrere Kugeln 77 an mehreren Stellen hält. Diese Kugeln
77 greifen in die gezahnte Fläche 62 mit Federlast ein,
die sich über den gesamten Umfang des Verriegelungs
ringes 49 erstreckt.
Der elastische Ring 60 erfüllt die Funktionen mit den
Vorteilen, die denjenigen der dritten Ausführungsform
entsprechen.
In Fig. 11 dienen Aussparungen 78 zur Verriegelung
des elastischen Rings 60, wobei der letztere nicht dar
gestellte Vorsprünge hat, die in diese Aussparungen ein
greifen können.
Die Fig. 12, 13 und 14 zeigen eine fünfte Ausführungs
form eines Werkzeugfutters. In Fig. 12 enthält das
Werkzeugfutter 100, drei Spannfutterklauen 102, die ver
schieblich in einem Spannfutterteil 101 befestigt sind,
um durch entgegengesetzte Drehung eines Gewinderings 103
vorgeschoben und zurückgezogen zu werden, wie dies bei
der erstenAusführungsform gemäß Fig. 1 der Fall ist.
Eine detaillierte Beschreibung dieser Anordnung ist
entbehrlich.
Der Gewindering 103 besteht aus zwei Teilen, die durch
Preß-Befestigung einer Hülse 104 auf ihrem Umfang fest
miteinander verbunden werden.
Eine Abdeckung 105 hat einen U-förmigen Querschnitt
und ist auf dem äußeren Umfang eines Endbereichs des
Spannfutterteils 101 befestigt. Das Spannfutterteil 101
trägt einen zylindrischen Steuerring 106, der drehbar
auf einem Zwischenumfangsabschnitt befestigt ist. Der
Außenumfang eines offenen Endes des Steuerrings 106
ist relativ drehbar in den Innenumfang des Endabschnitts
der Abdeckung 105 eingesetzt.
Ein Drehmomentverstärkungsmechanismus 107 befindet sich
zwischen dem Steuerring 106 und dem Gewindering 103 zur
Übertragung eines Drehmoments des Steuerrings 106 auf
den Gewindering 103.
Der Mechanismus 107 enthält einen Eingangsring 108, der
in den Steuerring 108 eingreift bzw. mit diesem ver
riegelt ist, einen Ausgangshalter 112, der an dem Ge
windering 103 befestigt ist, und einen Verriegelungs
ring 115.
Der Eingangsring 108 ist auf einem Zwischenaußenumfang
des Gewinderings 103 drehbar befestigt. Mehrere me
tallische Kugeln 109 befinden sich zwischen gegenüber
liegenden Flächen des Eingangsrings 108 und der Hülse
104. Der Eingangsring 108 enthält mehrere Vorsprünge
110 an seinem Außenumfang zum Eingriff mit mehreren
Nuten 111 in der Innenwand des Steuerrings 106. Auf
diese Weise ist der Eingangsring 108 mit dem Steuerring
106 so verriegelt, daß er eine geringfügige axiale
Bewegung ausführen kann.
Der Ausgangshalter 112 ist an dem Außenumfang eines
nahegelegenen Abschnitts des Gewinderings 103 befestigt.
Der Ausgangshalter 112 enthält Kugelhalter 113 beispiels
weise an 16 gleichmäßig beabstandeten Umfangspositionen.
Jeder Kugelhalter 13 hält eine metallische Kugel 114.
Der Verriegelungsring 115 ist drehbar zwischen dem Aus
gangshalter 112, der an dem Gewindering 103 befestigt
ist, und einem abgestuften Abschnitt an einem Zwischen
umfang des Spannfutterteils 101 gehalten. Der Verriege
lungsring 115 ist ständig in Druckkontakt mit den Kugeln
114 des Ausgangshalters 112 gezwängt, der an dem Gewinde
ring 103 befestigt ist, und zwar durch eine Schrauben
feder 116, die in dem nahen Abschnitt der Abdeckung 105
untergebracht ist.
Die Schraubenfeder 116 ist zwischen einem Federanschlag
117, der an der Innenwand des nahegelegenen Abschnitts
der Abdeckung 105 befestigt ist, und einer Druckplatte
118 zusammengedrückt. Mehrere metallische Kugeln 119
sind zwischen gegenüberliegenden Flächen des Verriegelungs
rings 115 und der Druckplatte 118 angeordnet.
Damit drückt die Spiralfeder 116 ständig die Druck
platte 118, die Kugeln 119, den Verriegelungsring 115,
die von dem Ausgangshalter 112 gehaltenen Kugeln 114,
den Eingangsring 108, die Kugeln 109, die Hülse 104 und
den Gewindering 103 axial gegen eine Innenwand an einem
vorderen Ende des Steuerrings 106.
Wie Fig. 13 zeigt, ist eine Blattfeder 121 an der Innen
wand des Steuerrings 106, dem äußeren Umfang des Ver
riegelungsrings 115 gegenüberliegend, befestigt. Wenn
der Verriegelungsring 115 in entgegengesetzten Richtungen
drehen kann, greift ein Vorsprung 122 an der Blattfeder
121 in eine gezahnte Fläche 123 am Außenumfang des Ver
riegelungsring 115 ein, um den Verriegelungsring 115
in derselben Richtung wie den Steuerring 106 zu drehen.
Wenn der Verriegelungsring 115 gegen Drehung verriegelt
ist, wird dieser Eingriff unterbrochen, wodurch der
Steuerring 106 alleine drehen kann.
Die Eingriffsanordnung zwischen demVorsprung 122 der
Blattfeder 121 und der gezahnten Fläche 123 ist äquivalent
der Anordnung zwischen der gezahnten Fläche 30 und den
elastischen Elementen 32 der ersten Ausführungsform gemäß
Fig. 3 und erfüllt eine ähnliche Funktion. Die Blatt
feder 21 wirkt jedoch nicht in der Weise, daß der Ver
riegelungsring 115 von dem abgestuften Abschnitt 112
getrennt wird, wobei diese Funktion bei der fünften Aus
führungsform von der Spiralfeder 116 ausgeübt wird.
Der Verriegelungsring 115 enthält eine Druckkontakt
fläche 124 an einem Innenumfang zum Druckkontakt mit dem
gestuften Abschnitt 120. Diese Druckkontaktfläche 124
kann eine schräge Form haben.
Nachfolgend wird beschrieben, wie die fünfte Ausführungs
form funktioniert, um das Werkzeug A festzuklemmen.
Zunächst wird das Werkzeug A durch die weit offenen Spann
futterklauen 102 in das Spannfutterteil 101 eingesetzt.
Dann wird der Steuerring 106 in einer Werkzeugklemm
richtung gegenüber dem Spannfutterteil 101 gedreht.
Während des Drehvorgangs wird, bevor die Spannfutter
klauen 102 in Kontakt mit dem Werkzeug A geraten, nur
ein sehr kleiner Widerstand auf den Gewindering 103
ausgeübt, und der Verriegelungsring 115 des Drehmoment
verstärkungsmechanismus 107 ist in einem freien Zustand
gegenüber dem Spannfutterteil 101. Da ferner der Ver
riegelungsring 115 durch die Blattfeder 121 mit dem
Steuerring 106 verbunden ist, drehen der Steuerring
106, der Eingangsring 108, die Kugeln 114 des Ausgangs
halters 112 und der Verriegelungsring 115 sich gemein
sam. Die Drehung des Gewinderings 103, die dieselbe Ge
schwindigkeit hat wie der Steuerring 106, bewirkt einen
schnellenGewindevorschub zum schnellen Vorrücken der
Spannfutterklauen 102, um das Werkzeug A festzuklemmen.
Wie Fig. 14 zeigt, wirkt eine Kraft auf die Spannfutter
klauen 102, wenn diese das Werkzeug A berühren und be
ginnen, dieses festzuklemmen, wodurch ein Rückstoß der
Spannfutterklauen 102 entsteht. Damit wird der Gewinde
ring 103 von dem Rückstoß axial zurückgezogen, wodurch
über die Hülse 104 und die Kugeln 109 der Eingangsring
18, die von dem Ausgangshalter 112 gehaltenen Kugeln 114
und der Verriegelungsring 115 des Mechanismus 107, der
axial unter Druck steht, axial zurückgezogen werden. Da
durch bewegt sich die Druckkontaktfläche 124 des Ver
riegelungsrings 115 in Druckkontakt mit dem abgestuften
Abschnitt 120 des Spannfutterteils 102, und die Blatt
feder 121 zum Verriegeln des Verriegelungsrings 115
gegen Drehung unterliegt nun einem Schlupf bzw. Gleiten.
Wenn der Verriegelungsring 115 gegen Drehung verriegelt
ist, wirken die Kugeln 114 des Ausgangshalters 112 als
Zwischenkugeln, um mit der Drehung des Eingangsrings
108 entlang der gegenüberliegenden Fläche des Verriege
lungsrings 115 zu rollen. Diese Rollbewegung bewirkt
eine reduzierte Drehung des Ausgangshaltes 112, was
die Drehung des Steuerrings 106 reduziert, um den Ge
windering 103 mit einem hohen Drehmoment zu drehen, so
daß die Spannfutterklauen 102 das Werkzeug A fest in
einen Klemmsitz nehmen.
Bei einer Bearbeitung mit dem Werkzeug A wirkt die Blatt
feder 121, die für den Verriegelungseingriff vorgesehen
ist, in der Weise, daß ein Lockern infolge von Reaktionen
auf entgegengesetzte Drehungen des Werkzeugfutters 100
unterbleibt, wie dies bei den anderen Ausführungsformen
ebenfalls der Fall ist.
Wenn das Werkzeug A freigegeben werden soll, wird der
Steuerring 106 in Freigaberichtung relativ zu dem Spann
futterteil 101 gedreht. In dem Anfangszustand des Dreh
vorgangs tritt kurzzeitig ein hohes Drehmoment auf, da
der Verriegelungsring 115 des Drehmomentverstärkungs
mechanismus 107 gegen Drehung blockiert ist. Dies er
leichtert die Drehung des Gewinderings 103 in Freigabe
richtung.
Einmal gelockert, vermindert sich der Drehwiderstand,
und die Schraubenfeder 106 gibt den Verriegelungsring
115 aus dem Druckkontakt frei, wobei der Verriegelungs
ring 115 mit dem Steuerring 106 über die Blattfeder 121
verbunden ist. Dann drehen sich der Steuerring 106 und
der Drehmomentverstärkungsmechanismus 107 gemeinsam.
Die Drehung des Steuerrings 106 läßt den Gewindering
103 mit derselben Geschwindigkeit rotieren, wodurch die
Spannfutterklauen 102 schnell voneinander weg gleiten,
um das Werkzeug A freizugeben.
Wenn das Werkzeug A gehalten ist, wird die Drehung des
Steuerrings 106 von den drehenden Kugeln 114, die Teil
des Drehmomentverstärkungsmechanismus 107 sind, ver
ringert, um auf den Ausgangshalter 112 übertragen zu
werden. Somit wird ein größeres Drehmoment erhalten als
das Drehmoment zum Drehen des Steuerrings 106, so daß
das Werkzeug A fest eingeklemmt wird.
Außerdem ist der Kraftwiderstand klein, und der Steuerring
106 und die zugehörigen Bauteile des Mechanismus 107
können gemeinsam in entgegengesetzten Richtungen durch
die Wirkung der Blattfeder 121 während des Drehvorgangs
drehen, der ausgeführt wird, bis das Werkzeug A in seiner
Position festgeklemmt ist, und während des Drehvorgangs
nach dessen Freigabe. Die Spannfutterklauen 102 werden
durch den Gewindering 103 schnell aufeinander zu und
voneinander weg bewegt, um das Werkzeug A festzuklemmen
und freizugeben. Somit funktioniert diese Konstruktion
ausgezeichnet.
Zur Erleichterung des Vorgangs kann die relative Drehung
zwischen dem Spannfutterteil 101 und dem Steuerring 106
durch entgegengesetzte Drehungen des Bohrgeräts oder der
Kraftantriebseinrichtung, an der das Spannfutterteil
befestigt ist, hervorgerufen werden. Dies trifft auch
auf die anderen Ausführungsformen zu.
In der fünften Ausführungsform enthält der Drehmoment
verstärkungsmechanismus 107 die Kugeln 114, die drehbar
sind, um die Drehung des Ausgangshalters 112 zu redu
zieren. Diese Kugeln 114 können durch Zahnräder ersetzt
werden. Eine solche Konstruktion wird nachfolgend als
sechste Ausführungsform beschrieben.
Fig. 15 zeigt ein Werkzeugfutter in einer sechsten
Ausführungsform. Dieses Werkzeugfutter hat dieselbe
Grundkonstruktion wie die fünfte Ausführungsform,
und entsprechende Bauteile sind mit denselben Bezugs
zeichen versehen und werden nicht mehr beschrieben.
Wie abgebildet, enthält der Drehmomentverstärkungs
mechanismus 107 mehrere Kegelzahnräder 125 zwischen
dem Gewindering 103 und dem daran befestigten Ausgangs
halter 112. Die Kegelzahnräder 115 kämmen mit einer Zahn
radfläche 126 an dem Eingangsring 108 und einer Zahnrad
fläche 127 an dem Verriegelungsring 115.
Wenn bei dieser Konstruktion der Verriegelungsring 115
durch Druckkontakt mit dem gestuften Abschnitt 120 gegen
Drehung blockiert ist, ruft die Drehung des Eingangs
ring 108 eine Drehung und Rollbewegung der Kegelzahn
räder 125 hervor. Die Drehung des Steuerrings 106 ist
durch die Rollbewegung zur Übertragung auf den Ausgangs
halter 112 reduziert. Somit erfüllen die Kegelzahnräder
114 eine Funktion, die derjenigen der Kugel 114 der
fünften Ausführungsform äquivalten ist, so daß mit
dieser Konstruktion ein hohes Drehmoment wie bei der
vierten Ausführungsform erzeugt wird.
Claims (12)
1. Werkzeugfutter mit mehreren Spannfutterklauen, die
zentral an einem vorderen Ende eines Spannfutterteils
verschieblich aufeinander zu und voneinander weg ange
ordnet sind, und einem Steuerring, der in beiden Rich
tungen drehbar auf dem Umfang des Spannfutterteils an
geordnet ist, um einen Gewindering zum Gewindevorschub
der Spannfutterklauen aufeinander zu und voneinander weg
zu drehen,
gekennzeichnet durch
eine Verriegelungseinrichtung (22, 49, 115) zwischen dem Spannfutterteil (11, 41, 101) und den Spannfutter klauen (12, 42, 102) zum Pressen und Verriegeln mit dem Spannfutterteil durch eine Reaktionskraft, die auftritt, wenn die Spannfutterklauen ein Werkzeug (A) festklemmen, und die bei Beendigung der Reaktionskraft freigegeben ist, und
eine Drehmomentverstärkungseinrichtung (17, 47, 107) zwischen der Verriegelungseinrichtung und dem Steuer ring (18, 45, 106) zur Reduzierung der Drehung des Steuerrings, um ein verstärktes Drehmoment an den Gewindering (15, 43, 103) abzugeben, wenn die Ver riegelungseinrichtung mit dem Spannfutterteil ver riegelt ist,und zur Übertragung der Drehung des Steuerrings auf den Gewindering, wenn die Verriege lungseinrichtung von dem Spannfutterteil freigegeben ist.
eine Verriegelungseinrichtung (22, 49, 115) zwischen dem Spannfutterteil (11, 41, 101) und den Spannfutter klauen (12, 42, 102) zum Pressen und Verriegeln mit dem Spannfutterteil durch eine Reaktionskraft, die auftritt, wenn die Spannfutterklauen ein Werkzeug (A) festklemmen, und die bei Beendigung der Reaktionskraft freigegeben ist, und
eine Drehmomentverstärkungseinrichtung (17, 47, 107) zwischen der Verriegelungseinrichtung und dem Steuer ring (18, 45, 106) zur Reduzierung der Drehung des Steuerrings, um ein verstärktes Drehmoment an den Gewindering (15, 43, 103) abzugeben, wenn die Ver riegelungseinrichtung mit dem Spannfutterteil ver riegelt ist,und zur Übertragung der Drehung des Steuerrings auf den Gewindering, wenn die Verriege lungseinrichtung von dem Spannfutterteil freigegeben ist.
2. Werkzeugfutter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomentverstärkungs
einrichtung (17) einen Eingangsring (21) aufweist, der
lose exzentrisch in den Steuerring (18) eingebaut und
mit dem Gewindering (15) verriegelt ist, daß der Ein
gangsring und die mit dem Spannfutterteil (11) verriegel
bare Verriegelungseinrichtung (22) in axialer Richtung
des Spannfutterteils angeordnet sind und daß der Ein
gangsring und die Verriegelungseinrichtung gegenüber
liegende Flächen mit zykloidischen Rollnuten (23, 24)
mit einer unterschiedlichen Anzahl von Wellen haben,
wobei Kugeln (25) zwischen den Rollnuten angeordnet
sind.
3. Werkzeugfutter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomentverstärkungs
einrichtung (17) einen Ausgangsring (20) aufweist, der
an dem Gewindering (15) befestigt ist, daß ein Eingangs
ring (21) relativ drehbar und exzentrisch in dem Steuer
ring gelagert ist, daß der Ausgangsring, der Eingangs
ring und die Verriegelungseinrichtung in axialer Rich
tung des Spannfutterteils (11) angeordnet sind, daß
der Eingangsring und die Verriegelungseinrichtung gegen
überliegende Flächen mit zykloidischen Rollnuten (23,
24) mit einer unterschiedlichen Anzahl von Wellen auf
weisen, wobei Kugeln (25) zwischen den Rollnuten an
geordnet sind, und daß Kraftübertragungskugeln (26)
zwischen dem Eingangsring und dem Ausgangsring ange
ordnet sind.
4. Werkzeugfutter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomentverstärkungs
einrichtung (47) einen Eingangs/Ausgangsring (48) auf
weist, der lose exzentrisch in den Steuerring (48) ein
gebaut und mit dem Gewindering (43) verriegelt ist,
und daß der Eingangs/Ausgangsring und die mit dem
Spannfutterteil (41) verriegelbare Verriegelungsein
richtung (49) gegenüberliegende Innen- und Außenflächen
mit zykloidischen Zahnrädern (55, 56) mit einer unter
schiedlichen Anzahl von Zähnen haben, die miteinander
kämmen.
5. Werkzeugfutter nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerring (48) einen
rohrförmigen Steuerabschnitt (51) an einer Zwischen
innenwand aufweist, der exzentrisch bezüglich einer
Achse des Spannfutterteils (41) ist und den Eingangs/
Ausgangsring (48) über ein Lager drehbar hält, das
am Umfang des rohrförmigen Steuerabschnitts angeordnet
ist.
6. Werkzeugfutter nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerring (48) eine
Innenwand aufweist, die exzentrisch zu einer Achse
des Spannfutterteils (41) verläuft und den Eingangs/
Ausgangsring drehbar lagert.
7. Werkzeugfutter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomentverstärkungs
einrichtung (107) einen an dem Steuerring (106) be
festigten Eingangsring (108), einen zwischen dem Ein
gangsring und der mit dem Spannfutterteil (101) ver
riegelbaren Verriegelungseinrichtung (115) angeordneten
Ausgangshalter (112), der an dem Gewindering befestigt
ist, wobei der Eingangsring und der Ausgangshalter in
axialer Richtung des Spannfutterteils angeordnet sind,
und eine drehbare Einrichtung aufweist, die von dem Aus
gangshalter mit einer relativen Bewegung zwischen dem
Eingangsring und dem Verriegelungsring drehbar gehalten
ist.
8. Werkzeugfutter nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die drehbare Einrichtung
Kugeln (114) aufweist.
9. Werkzeugfutter nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die drehbare Einrichtung
Kegelzahnräder (125) aufweist, und daß der Eingangs
ring (108) und die Verriegelungseinrichtung (115) ge
zahnte Flächen (126, 127) zum Eingriff mit den Kegel
zahnrädern aufweisen.
10. Werkzeugfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
7 und 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungseinrichtung
Druckkontaktflächen (28, 58) an einem Verriegelungsring
und dem Spannfutterteil aufweist, die einander gegenüber
liegen.
11. Werkzeugfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
7 und 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungseinrichtung
schräge Druckkontaktflächen an einem Verriegelungsring
und dem Spannfutterteil aufweist, die einander gegenüber
liegen.
12. Werkzeugfutter nach Anspruch 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet, daß der Verriegelungsring
am Umfang einer rückwärtigen Endfläche eine gezahnte
Fläche aufweist, die in Eingriff mit einem an dem Steuer
ring befestigen elastischen Element steht.
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Cited By (1)
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