CH691436A5

CH691436A5 - Werkzeughalter und Werkzeug für eine Bohr- und/oder Schlagwerkzeugmaschine.

Info

Publication number: CH691436A5
Application number: CH01125/96A
Authority: CH
Inventors: Manfred Buck; Siegfried Fehrle; Bernd Koelle
Original assignee: Bosch Gmbh Robert
Priority date: 1995-06-20
Filing date: 1996-05-03
Publication date: 2001-07-31
Also published as: US5954347A; JPH0911008A; DE19521993A1; GB2302300A; GB2302300B; DE19521993B4; GB9612202D0

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Werkzeughalter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, von einem Werkzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10 bzw. von einer Werkzeugmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 16. Es ist schon ein Werkzeughalter mit Werkzeug bekannt (EP 175 088 A1), der innerhalb einer Aufnahmeöffnung für einen Einsteckschaft des Werkzeugs axiale Mitnahmeleisten zur Drehmitnahme aufweist, die bei in den Werkzeughalter eingesetztem Werkzeug in entsprechende Mitnahmenuten im Einsteckschaft eingreifen.

Der maschinenseitige Aufnahmeteil muss wegen der Mitnahmeleisten durch ein relativ aufwändiges Herstellverfahren wie z.B. Schmieden, Fliesspressen, Rundkneten hergestellt werden. Der maschinenseitige Zentrierkonus muss umständlich nachgearbeitet werden. Der werkzeugseitige Zentrierkonus ist zwar z.B. durch Drehen oder Schleifen bearbeitbar. Zwischen den zu bearbeitenden und den vorgeformten Flächen können sich jedoch Fluchtungsfehler (Versatz) ergeben, was zu einem ungenauen Sitz des Einsteckwerkzeugs in der Werkzeugaufnahme führt.

Der Werkzeughalter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist eine aus wenigen Bauteilen aufgebaute Verriegelungsvorrichtung auf, die eine funktionssichere automatische Verriegelung eines in den Werkzeughalter eingesetzten Werkzeugs ermöglicht.

Der Werkzeughalter gemäss den Unteransprüchen 6 bis 9 bzw. das Werkzeug gemäss den Unteransprüchen 10 bis 15 haben den Vorteil, einfacher und genauer herstellbar zu sein.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Werkzeughalter,
Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Antriebsspindel gemäss Linie II-II in Fig. 1,
Fig. 3 eine Ansicht des Einsteckschafts eines Werkzeugs,
Fig. 4 einen Schnitt durch den Einsteckschaft gemäss Linie IV-IV in Fig. 3,
Fig. 5 einen Schnitt durch einen Werkzeughalter mit darin eingesetztem Werkzeugschaft und
Fig. 6 eine perspektivische Darstellung eines Einsteckschafts.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In Fig. 1 ist mit 1 ein Getriebegehäuse eines Bohrgerätes, insbesondere zum Diamantkernbohren, bezeichnet. Aus dem Getriebegehäuse 1 ragt eine Antriebsspindel 3 heraus, die gegenüber dem Getriebegehäuse 1 drehbar gelagert ist, z.B. im Lager 2, und mittels eines nicht näher dargestellten Antriebsmotors des Bohrgeräts drehend antreibbar ist.

Die Antriebsspindel 3 besitzt eine zentrale Bohrung 4 zur Versorgung mit einem Spül- bzw. Kühlmedium oder auch zur Aufnahme eines nicht näher dargestellten Döppers eines Schlagwerks. Zu ihrem werkzeugseitigen Ende hin weitet sich die Bohrung 4 zu einer Aufnahmeöffnung 4a auf. Die Aufnahmeöffnung 4a ist Teil eines Werkzeughalters für ein Einsatzwerkzeug 23.

Die Aufnahmeöffnung 4a weist einen sich zum werkzeugseitigen Ende der Antriebsspindel 3 hin erweiternden Konus 5 auf, der zur Zentrierung des Einsatzwerkzeugs 23 dient. Der Kegelwinkel ist dabei so gross, dass keine Selbsthemmung auftritt.

An einem dem Konus 5 werkzeugseitig vorgelagerten Abschnitt 6 der Aufnahmeöffnung 4a ist die Aufnahmeöffnung 4a zur Drehmitnahme des Werkzeugs 23 ausgebildet. Der Abschnitt 6 ist achsparallel zu einer Längsachse 30 der Antriebsspindel 3 und trägt einen Innenmehrkant 6a. Der Innenmehrkant 6a kann z.B. als Polygon oder als Keilwellenprofil ausgebildet sein. Vorzugsweise ist der Innenmehrkant 6a - wie in Fig. 2 dargestellt - mit gedachtem sechskantigem Grundprofil 31, aber abgeschrägten Kanten 32 ausgeführt.

Maschinenseitig ist nach dem Konus 5 in der Aufnahmeöffnung 4a ein umlaufender Einstich 8 vorgesehen, in dem ein Dichtelement 7 sitzt. Das Dichtelement 7 dichtet den Konus 5 gegen Eindringen von Spül- bzw. Kühlmedium ab. Ferner wird durch die Elastizität des Dichtelements 7 und die damit verbundene Rückstellkraft das Lösen eines am Konus 5 gehaltenen Werkzeugs 23 erleichtert.

Zur axialen Verriegelung des Einsatzwerkzeugs 23 gegen Herausfallen ist mindestens ein Verriegelungselement 9, vorzugsweise zwei oder drei Verriegelungselemente 9 vorgesehen. Die Verriegelungselemente 9 sind jeweils in einem Durchbruch 12 angeordnet, der die Antriebsspindel 3 radial und schräg zur Längsachse 30 durchzieht. Ein radial innen liegendes Ende 10 der Verriegelungselemente 9 ist jeweils in den zugehörigen Durchbrüchen 12 geführt und kann radial in die Aufnahmeöffnung 4a eingreifen. Ein radial aussen liegendes Ende 11 der Verriegelungselemente 9 ist jeweils in einer in Verlängerung der Durchbrüche 12 ausgebildeten, offenen Längsnut 13 in der Antriebsspindel 3 axial verschieblich gelagert. Die Enden 11 der Verriegelungselemente 9 werden von einer die Antriebsspindel 3 umgreifenden, axial verschiebbaren Verriegelungshülse 15 in den Längsnuten 13 gehalten.

Die Enden 10, 11 der Verriegelungselemente 9 sind wulstartig bzw. kugelförmig ausgebildet. Ein zwischen den Enden 10, 11 liegender Steg 9a ist demgegenüber verjüngt. Insgesamt ergibt sich eine hantelartige Form der Verriegelungselemente 9. In einer anderen Ausführungsform können die Verriegelungselemente 9 auch aus zwei tangential zur Aufnahmeöffnung 4a angeordneten, über einen Steg miteinander verbundenen Zylinderstiften gebildet sein.

Mit ihren äusseren Enden 11 tauchen die Verriegelungselemente 9 in Taschen 14 in der Verriegelungshülse 15 formschlüssig ein. Dadurch werden die Enden 11 bei einer Axialverschiebung der Verriegelungshülse 15 in den Längsnuten 13 so verschoben, dass die anderen Enden 10 mehr oder weniger tief in den Durchbrüchen 12 sitzen. Auf Grund der Stege 9a mit verjüngtem Querschnitt lassen sich die Verriegelungselemente 9 entsprechend kippen. In Fig. 1 ist der Werkzeughalter in einer Entriegelungsstellung gezeigt.

Die Verriegelungshülse 15 ist von einer Feder 17 in Richtung auf ihre Verriegelungsstellung beaufschlagt. Maschinenseitig stützt sich die Feder 17 an einer Stützscheibe 18 ab, die mittels eines Sicherungsrings 19 auf der Antriebsspindel 3 gehalten wird. Die Verriegelungshülse 15 ist über eine Betätigungshülse 16 entgegen der Federkraft 17 verschiebbar. Nach axial vorn kann sich die Verriegelungshülse 15 über die Betätigungshülse 16 an einer Schutzkappe 21 abstützen, die in Richtung auf ein Werkzeug 23 durch einen Sprengring 22 gesichert ist.

In Fig. 3 ist ein Einsteckschaft 24 des Werkzeugs 23 näher dargestellt. Ein Zentrierbereich 25 ist entsprechend dem Konus 5 als Konus 25a ausgebildet. Der Zentrierbereich 25 sorgt für einen zentrischen Sitz des Werkzeugs 23 in der Aufnahmeöffnung 4a. Dahinter ist ein Mitnahmebereich 26 zur Drehmitnahme des Werkzeugs 23 vorgesehen, der mit dem Abschnitt 6 in der Aufnahmeöffnung 4a korrespondiert und entsprechend als Aussenmehrkant 26a ausgebildet ist (siehe auch Fig. 4). Der Innenmehrkant 6a bildet zusammen mit dem Aussenmehrkant 26a Mittel 20 zur Drehmitnahme des Werkzeugs 23. Ferner ist ein Verriegelungsbereich 29 erkennbar, der eine als Ringnut ausgebildete Ausnehmung 29a hat. Das Werkzeug 23 ist mit in Fig. 3 gestrichelt angedeuteten Strömungskanälen 34 für das Spül- bzw. Kühlmedium versehen.

Das Verriegeln eines Werkzeugs 23 im Werkzeughalter erfolgt folgendermassen: Der Einsteckschaft 24 wird in die Aufnahmeöffnung 4a eingeschoben, bis ein Schaftende 27 an den in die Aufnahmeöffnung 4a hineinragenden Enden 10 der Verriegelungselemente 9 anliegt. Durch weiteres Einschieben werden die Enden 10 in die Durchbrüche 12 gedrückt, wobei die anderen Enden 11 der Verriegelungselemente 9 die Verriegelungshülse 15 entgegen der Federkraft 17 zurückschieben, sodass diese axial ausweichen können.

Ist der Einsteckschaft 24 genügend weit in die Aufnahmeöffnung 4a eingeführt, können die Verriegelungselemente 9 in die Ausnehmung 29a zurückschnappen. Die Durchbrüche 12 sind dabei dermassen schräg angeordnet, dass in Verbindung mit einer Abschrägung 28 am maschinenseitigen Rand der Ausnehmung 29a eine resultierende Kraft in Richtung auf die Maschine entsteht, die die Konusflächen 5, 25a gegenseitig zur Anlage bringt.

In Fig. 5 ist der Einsteckschaft 24 in seiner in der Aufnahmeöffnung 4a verriegelten Position gezeigt. Die Enden 10 der Verriegelungselemente 9 greifen in die Ausnehmung 29a ein. Die Verriegelungshülse 15 befindet sich in der Verriegelungsstellung. Das Schaftende 27 kommt in dieser endgültigen Verriegelungsstellung am Dichtelement 7 zur Anlage und verformt dieses elastisch.

Zum Lösen des Werkzeugs 23 von der Antriebsspindel 3 ist die Betätigungshülse 16 mit der Verriegelungshülse 15 nach hinten gegen die Feder 17 zu verschieben (siehe Fig. 1), wodurch die Enden 10 der Verriegelungselemente 9 in die Durchbrüche 12 zurückgezogen werden. Das Werkzeug 23 kann nun aus der Aufnahmeöffnung 4a entnommen werden.

In Fig. 6 ist eine vorteilhafte Weiterbildung des Einsteckschafts 24 dargestellt. Der einzige Unterschied zum Einsteckschaft 24 gemäss Fig. 3 besteht darin, dass zusätzlich im Bereich des Konus 25a wenigstens eine Mitnahmenut 35 vorgesehen ist, sodass der Einsteckschaft 24 wahlweise auch in marktgängige andere Werkzeughalter mit entsprechenden Drehmitnahmeleisten einsetzbar ist.

Die Erfindung ist nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt. So ist es denkbar, die Durchbrüche 12 in der Antriebsspindel 3 in Umfangsrichtung schräg nach innen anzuordnen und die Verriegelungshülse 15 entsprechend drehbar zu gestalten. In Verbindung mit einer als Drehfeder ausgebildeten Feder 17 lässt sich somit auch ein Werkzeughalter mit Dreh-Verriegelung schaffen. Statt einer umlaufenden Ringnut können auch mehrere einzelne Vertiefungen im Einsteckschaft 24 vorgesehen sein. Die Mittel 20 zur Drehmitnahme können beidseits des Konus 5 bzw. Zentrierbereichs 25 ausgebildet sein, also auch maschinenseitig in der Aufnahmeöffnung 4a und endseitig am Einsteckschaft 24. Aus Gründen der Herstellungserleichterung ist jedoch deren Anordnung ausserhalb dieser konischen Zentrierflächen (d.h. Konus 5, Zentrierbereich 25) sehr wichtig.

Der Verriegelungsbereich 29 und die Durchbrüche 12 müssen nicht zwangsläufig im Bereich der konischen Zentrierflächen 5, 25 angeordnet sein.

Claims

1. Werkzeughalter für ein Bohr- und/oder Schlagwerkzeug, mit einer Antriebsspindel (3), mit einer in der Antriebsspindel (3) ausgebildeten Aufnahmeöffnung (4a) für einen Einsteckschaft (24) des darin einzusetzenden Werkzeugs (23), mit wenigstens einem Verriegelungselement (9) zur axialen und/oder drehfesten Verriegelung des Einsteckschafts (24) in der Aufnahmeöffnung (4a), wobei das wenigstens eine Verriegelungselement (9) mit seinem radial innen liegenden Ende (10) durch einen Durchbruch (12) in der Antriebsspindel (3) in die Aufnahmeöffnung (4a) eingreifen kann und dessen radial äusseres Ende (11) durch eine aussen auf der Antriebsspindel (3) angeordnete Verriegelungshülse (15) gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Verriegelungselement (9) an seinen Enden (10, 11) wulstig bzw.

kugelförmig geformt ist, wobei die Enden (10, 11) über einen Steg (9a) mit verjüngtem Querschnitt verbunden sind.

2. Werkzeughalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchbruch (12) schräg ausgebildet ist und aussen in eine radial offene Längsnut (13) mündet, wobei das innere Ende (10) des Verriegelungselements (9) im Durchbruch (12) geführt ist und das äussere Ende (11) des Verriegelungselementes (9) einerseits in eine Tasche (14) in der Verriegelungshülse (15) greift und andererseits in der Längsnut (13) verschiebbar geführt ist.

3. Werkzeughalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchbruch (12) axial schräg nach innen verläuft und die Längsnut (13) als Axialnut ausgebildet ist, wobei die Verriegelungshülse (15) axial verschiebbar ist.

4.

Werkzeughalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet dass der Durchbruch (12) in Umfangsrichtung schräg nach innen gerichtet ist und die Längsnut (13) in Umfangsrichtung verläuft, wobei die Verriegelungshülse (15) in Umfangsrichtung drehbar ist.

5. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verriegelungshülse (15) in Richtung auf ihre Verriegelungsstellung mit der Kraft einer Feder (17) beaufschlagt ist.

6.

Werkzeughalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (20) zur Drehmitnahme des in die teilweise als Konus (5) ausgebildete Aufnahmeöffnung (4a) einzusetzenden Einsteckschafts (24) vorgesehen sind, dass als Mittel (20) zur Drehmitnahme ein dem Konus (5) werkzeugseitig vorgelagerter oder nachgelagerter Abschnitt (6) in die Aufnahmeöffnung (4a) vorgesehen ist, der zu einer Längsachse (30) des Werkzeughalters achsparallel verläuft und als Innenmehrkant (6a) ausgebildet ist.

7. Werkzeughalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der achsparallele Abschnitt (6) ein sechskantiges Grundprofil (31) mit abgeflachten Kanten (32) aufweist.

8. Werkzeughalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der achsparallele Abschnitt (6) eine Keilwellen-Innenverzahnung trägt.

9.

Werkzeughalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsspindel (3) eine zentrale Bohrung (4) für ein Kühl- bzw. Spülmedium aufweist und dass am maschinenseitigen Ende der Aufnahmeöffnung (4a) ein Einstich (8) mit darin angeordnetem Dichtelement (7) angeordnet ist, das als stirnseitiger Axialanschlag für ein Schaftende (27) des in die Aufnahmeöffnung (4a) einzusetzenden Einsteckschafts (24) dient.

10.

Werkzeug mit Einsteckschaft zum Einsetzen in einen Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, mit einem sich zu einem Schaftende (27) hin verjüngenden Einsteckkonus (25a), an dem wenigstens ein Verriegelungsbereich (29) zum Eingriff wenigstens eines der genannten Verriegelungselemente (9) des korrespondierenden Werkzeughalters vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass vor bzw. hinter dem Einsteckkonus (25a) ein zu einer Längsachse (30) achsparalleler Mitnahmebereich (26) angeordnet ist, der zur Drehmitnahme des Einsteckschafts (24) mehrkantig ausgebildet ist.

11. Werkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnahmebereich (26) ein sechskantiges Grundprofil (31) mit abgeflachten Kanten (32) hat.

12. Werkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnahmebereich (26) eine Keilwellen-Aussenverzahnung trägt.

13.

Werkzeug nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungsbereich (29) als umlaufende Ausnehmung (29a) ausgebildet ist.

14. Werkzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (29a) an ihrem maschinenseitigen Rand mit einer Abschrägung (28) versehen ist.

15. Werkzeug nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsteckschaft (24) zusätzlich im Bereich des Einsteckkonus (25a) wenigstens eine Mitnahmenut (35) zum Eingriff von axialen Drehmitnahmeleisten des Werkzeughalters aufweist.

16. Bohr- und/oder Schlagwerkzeugmaschine, gekennzeichnet durch einen Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 1 bis 9.