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Patent Searching and Data


Title:
DRAW-IN COLLET CHUCK
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1990/001387
Kind Code:
A1
Abstract:
A draw-in collet chuck (100) embraces a draw-in collet (10) whose outer periphery is designed as a conical surface (8). The latter (8) rests against a corresponding conical surface (16), which delimits a recess (15) in a support (20). The draw-in collet (10) and the support (20) have outside threads (12 and 18, respectively) with different leads. A screwed fitting (30) with corresponding inside threads (22, 23) is screwed onto said outside threads. The draw-in collet (10) is tightened or loosened by turning the screwed fitting (30) in one direction or the other.

Inventors:
MUELLENBERG RALPH (DE)
Application Number:
PCT/DE1989/000517
Publication Date:
February 22, 1990
Filing Date:
August 05, 1989
Export Citation:
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Assignee:
MUELLENBERG RALPH (DE)
International Classes:
F16B3/06; F16D1/09; F16B2/14; F16D1/091; F16D1/094; (IPC1-7): B23B31/20
Foreign References:
FR2029116A51970-10-16
DE894339C1953-10-22
EP0007217B11983-03-30
CH231529A1944-03-31
US2577311A1951-12-04
GB2138329A1984-10-24
FR2191654A51974-02-01
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Claims:
P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Spannzangenfutter mit einer Spannzange in Gestalt einer längsge¬ schlitzten Büchse, die eine zylindrische Bohrung zur Aufnahme eines Werkzeug oder Werkstückschafts und einen als zur Achse der Bohrung konzentrische Konusfläche aus¬ gebildeten Außenumfang aufweist, mit einem äußeren Träger mit einer durch eine sich nach außen erweiterende, der Konusfläche der Spann¬ zange entsprechende Konusfläche begrenzten Ausnehmung und mit einer Spanneinrichtung, mittels deren die Spannzange unter Abgleiten über die Konusflächen axial in die Ausnehmung hineinbewegbar ist und die eine die Spannzange umgebende, an dem den größeren Außendurchmesser aufweisenden Ende der Spannzange an¬ greifende Schraubmuffe umfaßt, die mit einem zur Achse konzentrischen Gewinde an dem Träger zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannzange (lo,lo') an dem den größeren Außendurchmesser aufweisenden Ende ebenfalls ein Ge¬ winde (12) aufweist, daß die Schraubmuffe (3o) zwei axial hinterein anderliegende, zur Achse (5) konzentrische Gewinde (22, 23) unterschiedlicher Steigung aufweist und daß das zweite Gewinde (23) der Schraubmuffe (3o) mit dem Gewinde (12) an der Spannzange (lo,lo') zusammen¬ wirkt.
2. Spannzangenfutter nach Anspruch 1, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Gewinde (22,23) der Schraubmuffe (3o) Innengewinde sind.
3. Spannzangenfutter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewinde (22,23) ein Rechtsgewinde und ein Linksgewinde umfassen.
4. Spannzangenfutter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewinde gleichgerichtete Gewinde unterschiedlichen Steigungsbetrags umfassen.
5. Spannzangenfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius der Gewinde (22,23) unterschiedlicher Steigung gleich ist.
6. Spannzangenfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius der Gewinde (22,23) unterschiedlicher Steigung verschieden ist.
7. Spannzangenfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der zusammen¬ wirkenden Gewindepaare (22, 18; 23,12) als Kugelumlaufgewinde ausgebildet ist.
8. Spannzangenfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Konusfläche (16) des Trägers (2o') an einem in dem Träger (2o') eingesetzten Buchsenein¬ satz (25) ausgebildet ist.
9. Spannzangenfutter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel der Konusflächen (8, 16) im Selbεthemmungsbereich liegt.
Description:
S p a n n z a n g e n f u t t e r

Die Erfindung bezieht sich auf ein Spannzangenfutter der dem Oberbegriff des Anspruchs 1 entsprechenden Art. ! Derartige Spannzangenfutter sind aus den DE-OSen 23 37 175 und 25 26 219 bekannt. Die Schraubmuffe ist hierbei als Überwurfmutter ausgebildet, die auf den Träger aufgeschraubt wird und sich mit einem radial nach innen vorspringenden Ansatz vor eine Stirnseite der eigentlichen Spannzange setzt, um diese in die Auεnehmung des Trägers hineinzubewegen. An der inneren Flanke des Vorsprungs tritt beim Anziehen der Spann¬ zange eine gleitende Reibung auf. Die Reibungsflächen sind hochbeansprucht und einer entsprechenden Abnutzung unterlegen. In der DE-OS 25 26 219 sind aufwendige Möglichkeiten dargestellt, die Gleitreibung zu ver¬ meiden, indem der nach innen vorspringende, sich gegen die Stirnseite der Spannzange legende Ansatz gegenüber dem Träger verdrehbar gemacht wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Spannzangenfutter der gattungsgemäßen Art hinsichtlich Einfachheit und Dauerhaftigkeit zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wieder¬ gegebene Erfindung gelöst.

Das zweite Gewinde an der Schraubmuffe übernimmt die Aufgabe des nach innen vorspringenden Ansatzes, wo¬ bei sich aber die Axialkraft auf eine Mehrzahl von Ge¬ windegängen verteilt und die Flächenpressung entsprechend reduziert wird. Die Schraubmuffen mit den beiden Gewinden dient nicht nur zum Verspannen des Spannzangenfutters, sondern auch zum Lösen desselben, indem einfach die Schraubmuffe andersherum gedreht wird. Es bedarf also keiner einen hohen Bearbeitungsaufwand erfordernden Hinterschneidungen an der Schraubmuffe,um ein Heraus¬ ziehen der Spannzange aus der Ausnehmung des Trägers zu ermöglichen.

Obwohl es im Prinzip nicht ausgeschlossen ist, daß die Schraubmuffe mit Außengewinden im Gewinde am Träger und/oder an der Spannzange untergreift, ist die bevorzugte, weil fertigungsmäßig und handhabungsmäßig einfachste, Ausführungsform diejenige nach Anspruch 2.

Bei der bevorzugten Ausführungsform weist die Schraubmuffe außerdem gemäß Anspruch 3 je ein Rechts¬ und Linksgewinde auf. Dies hat unter anderem den Vor¬ zug, daß größere Spannwege zur Überwindung eines toleranz¬ bedingten Spiels relativ schnell zurückgelegt werden können.

Die Alternative nach Anspruch 4 ist aber eben¬ falls nicht ausgeschlossen. Bei gleichgerichteten Ge¬ winden unterschiedlichen Steigungsbetrags entsteht ebenfalls eine Axialbewegung der Teile gegeneinander. Wenn kräftige Gewinde in nur wenig unterschiedlicher Steigung gewählt werden, können mit einem bestimmten Drehmoment an der Schraubmuffe besonders hohe Axialkräfte

und besonders hohe Spannmomente erzeugt werden.

Die Radien der Gewinde können je nach der konstruk¬ tiven Ausnehmung im Einzelfall untereinander gleich oder verschieden sein (Anspruch 5,6) .

Um Verluste am Anzugsmoment durch die Gewinde¬ reibung zu vermeiden, kann es vorteilhaft sein, mindestens eines der Gewinde als Kugelumlaufgewinde auszubilden (An¬ spruch 7) .

Die Konusfläche des Trägers wird in vielen Fällen an diesem selbst ausgearbeitet sein, doch kann es sich zum Zwecke der leichteren Herstellung bzw. der leichteren Auswechslung der verschleißanfälligen Konusflächen ge¬ mäß Anspruch 8 auch empfehlen, die Konusflächen des Trägers an einem in den Träger eingesetzten Buchsen¬ ansatz auszubilden, der am Außenumfang nur eine relativ geringen Ansprüchen unterliegende Umfangsflache aufweisen muß. Dieses Merkmal ist allerdings für sich genommen aus der DE-OS 33 13 o28 bekannt.

Eine wichtige Ausgestaltung der Erfindung ist Gegen¬ stand des Anspruchs 9.

Ein im Selbsthemmungsbereich liegender Konus¬ winkel, d.h. ein besonders schlanker Konus führt dazu, daß eine bestimmte durch Verdrehen der Schraubmuffe auf¬ gebrachte Axialkraft mit besonders hohem Wirkungsgrad in radiale Spannkraft umgesetzt wird. Es ist also möglich, mit einer solchen Ausbildung der Konusflächen Werkzeuge oder Werkstücke besonders fest einzuspannen.

Beim Lösen der Schraubmuffe lösen sich die auf- einandersitzenden Konusflächen nicht von selbst vonein¬ ander ab, sondern es bedarf wegen der Selbsthemmung einer der Spannkraft entgegengesetzten Axialkraft, um die Spann¬ zange aus der Ausnehmung herauszubringen. Der besondere Vorteil der Schraubmuffe mit Gewinden unterschiedlicher Steigung liegt bei selbsthemmenden Konusflächen darin,

daß die Abdrückung ohne besondere Maßnahmen durch das Rückwärtsdrehen der Schraubmuffe von selbst möglich ist.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.

Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht eines erfindungs¬ gemäßen Spannzangenfutters, wobei die obere Hälfte in Längsschnitt dargestellt ist;

Fig. 2 zeigt eine entsprechende Ansicht einer weiteren Ausführungsform.

Das in Fig. 1 als Ganzes mit loo bezeichnete Spannzangenfutter dient zum Spannen des zylindrischen Schaftes 1 eines in Fig. 1 nur strichpunktiert ange¬ deuteten Werkzeugs oder Werkstücks 2 mittels einer als Ganzes mit lo bezeichneten Spannzange, die in einen Träger 2o eingesetzt ist.

Die Spannzange lo besteht aus einer Büchse mit einer zylindrischen Bohrung 2, die auf dem Außenumfang 1 des Werkzeugs oder Werkstücks 2 anliegt. Die Spannzange lo ist an über den Umfang verteilten Stellen mehrfach geschlitzt, und zwar erstrecken sich die Schlitze 3 bzw. 4 in durch die Achse 5 gehenden Ebenen von ver¬ schiedenen Enden der Spannzange lo her in diese hinein. Sie gehen radial durch die Wandung der Spannzange lo hin¬ durch, belassen aber an den Enden zusammenhängende Be¬ reiche 6 bzw. 7, so daß die Spannzange lo insgesamt ein radial leicht verformbares, aber in sich noch zu¬ sammenhängendes Ganzes bildet.

Die Außenumfangsfläche 8 der Spannzange lo ist durch eine Konusfläche 1:12 gebildet, deren den größeren Durch¬ messer aufweisendes Ende gemäß Fig. 1 rechts, d.h. auf der Einschubseite des Werkstücks oder Werkzeugs 2 gelegen ist. Ein Konus 1:12 entspricht einem Konuswinkel von knapp 5°, liegt also im Selbsthemmungsbereich. An dem dünnwandigen d.h. gemäß Fig. 1 links gelegenen Ende der Spann¬ zange lo ist ein radial nach innen in die Bohrung 2 vorspringender Bund 9 zur Begrenzung der Einschub¬ tiefe des Werkzeugs oder Werkstücks 2 angebracht.

Die Konusfläche 8 erstreckt sich über den größten Teil der axialen Ausdehnung der Spannzange lo. Am gemäß Fig. 1 rechten Ende weist die Spannzange lo ein radial nach außen vorstehenden, über den Umfang durchgehenden Umfangs- steg 11 auf, der an seinem Außenumfang ein zu der Achse 5 koaxiales Gewinde 12 trägt.

Der Träger 2o ist in den Ausführungsbeispielen in dem gemäß Fig. 1 links gelegenen Bereich- als sogenannter Morsekonus 13 ausgebildet, der in eine entsprechend ge¬ staltete Werkzeugspindel eingesteckt wird. Der Morse¬ konus 13 erweitert sich bis zu einem Umfangsflansch 14, an welchem ein Werkzeug zum Lösen des Morsekonus 13 aus der zugehörigen konischen Bohrung angreifen kann.

In dem gemäß Fig. 1 rechten Bereich weist der Träger 2o eine zur Achse 5 koaxiale Ausnehmung 15 auf, die durch eine Konusfläche 16 begrenzt ist, die sich nach außen, d.h. nach rechts erweitert und deren Durch¬ messer und Konuswinkel im Bereich der Ausnehmung 15 mit dem Durchmesser und dem Konuswinkel der Konusfläche 8 der Spannzange lo übereinstimmt. Die Spannzange lo kann also von außen, d.h. gemäß Fig. 1 von rechts in die Ausnehmung 15 eingesteckt werden und liegt dann an der Konusfläche 16 an, bevor sie den Grund 17 der Ausnehmung 15 erreicht hat.

Axial außerhalb des Umfangsflansches 16 ist auf dem Außenumfang des Trägers 2o ein Gewinde 18 angebracht, dessen Durchmesser mit dem Durchmessers des Gewindes 12 übereinstimmt, dessen Steigung aber in dem Ausführungs¬ beispiel der Steigung des Gewindes 12 entgegengesetzt ist. Es handelt sich also um ein Rechtsgewinde und ein Links¬ gewinde, wie es durch die Neigung der Gewindegänge 19,21 angedeutet ist. Auf den Gewinden 12,18 ist eine als Ganzes mit 3o bezeichnete Schraubmuffe angeordnet, die die Spannzange lo außen ringförmig umgibt und zwei in Achsrichtung hintereinander angeordnete Innengewinde 22, 23 aufweist, die in die Außengewinde 18 bzw. 12 eingreifen.

Am Außenumfang der Schraubmuffe 3o sind radiale Lochungen 24 vorgesehen, in die ein Hakenschlüssel eingreifen kann, mittels dessen die Schraubmuffe 3o gedreht werden kann. Bei einer Drehung in der einen Richtung wird die Spann¬ zange lo in die Ausnehmung 15 axial hineingeschoben, wo¬ bei die Konusflächen 8,16 aufeinander abgleiten und eine radiale Verspannung der Spannzange lo auf dem Außenumfang 1 des Werkzeugs oder Werkstücks 2 stattfindet.

Die Konusflächen 8,16 liegen im Selbsthemmungsbe¬ reich und lösen sich daher nicht von selbst. Wenn das Werk¬ zeug oder Werkstück 2 herausgenommen werden soll, wird die Schraubmuffe 3o in der anderen Richtung gedreht, wobei die Spannzange mit der erforderlichen Kraft aus der Aus¬ nehmung 15 herausgezogen wird.

Bei dem Spannzangenfutter 2oo der Fig. 2 tragen funktionell gleiche Teile die gleichenBezugszahlen wie in Fig. 1. Das Spannzangenfutter 2oo unterscheidet sich von dem Spannzangenfutter loo außer durch die Abmessungen dadurch, daß die die Ausnehmung 15 begrenzende Konus¬ fläche 16 des Trägers 2o' nicht auf dem Träger 2o' selbst herausgearbeitet ist, sondern an einem separaten.Büchsen¬ einsatz 25 vorgesehen ist, der in eine zylindrische Aus¬ nehmung 26 des Trägers 2o' eingesetzt ist. Das Gewinde 18 ist in diesem Fall an dem Büchseneinsatz 2o vorgesehen. Die Ausnehmung 26 bedarf keiner besonders hochwertigen Be¬ arbeitung. Es ist einfacher, die Konusfläche 16 an dem Büchseneinsatz 25 anzubringen als an dem Träger 2o*. Auch kann gegebenenfalls eine Auswechselbarkeit vorge¬ sehen sein. Die Befestigung des Büchseneinsatzes 25 in der Ausnehmung 26 kann durch Einpressen, Verstiften, Ver¬ kleben oder in ähnlicher Weise geschehen.

Die Spannzange lo 1 unterscheidet sich von der Spannzange lo dadurch, daß sie nur an einer Stelle durch¬ gehend geschlitzt ist. Deshalb ist der Querschnitt im oberen Teil der Fig. 2 nicht schraffiert.

Im übringen geschieht das Anziehen und Trennen der Spannzange lo an den Konusflächen 8,16 mittels der Schraubmuffe 3o in der gleichen Weise wie bei dem Spannzangenfutter loo.