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Hintergrund der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen Montageschlüssel für einen Werkzeugkopf, welcher austauschbar an einem Träger eines modularen Werkzeugs befestigbar ist.
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Bei einem solchen modularen Werkzeug handelt es sich üblicherweise um modulare Bohrwerkzeuge. Ein derartiges modulares Bohrwerkzeug ist beispielsweise zu entnehmen aus
EP 1 476 269 B1 .
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Der darin beschriebene Werkzeugkopf zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass er mit einem Befestigungszapfen zunächst radial in eine Zapfenaufnahme des Trägers eingeschoben wird und anschließend zur Ausbildung eines Formschlusses in der Zapfenaufnahme verdreht wird. Dieser Typ Werkzeugkopf wird ausschließlich klemmend in der Werkzeugaufnahme des Trägers befestigt. Zusätzliche Befestigungsmittel sind hierbei nicht vorgesehen.
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Zur Montage und Demontage des Werkzeugkopfes sind grundsätzlich Montageschlüssel bekannt, mit denen die erforderliche Drehbewegung zum Befestigen oder Lösen ausgeübt werden kann. Am Werkzeugkopf sind dabei stirn- oder umfangsseitig regelmäßig nach Art von Kerben Schlüsselaufnahmen ausgebildet, in die der Montageschlüssel eingreift.
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Es sind Montageschlüssel bekannt, bei denen innerhalb eines Grundkörpers Metallplatten eingebettet sind, welche in die Schlüsselaufnahmen des Werkzeugkopfs eingreifen. Auch sind Montageschlüssel bekannt, die nach Art von Gabelschlüsseln ausgebildet sind.
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Montageschlüssel, die einen Grundkörper mit einer sich in Richtung einer Mittenlängsachse erstreckenden Aufnahme für ein Bauteil aufweisen, sind beispielsweise zu entnehmen aus
FR 8 02 185 A ,
US 4 562 758 A ,
US 7 024 968 B2 sowie
US 2013/081518 A1 . In der Aufnahme für das Bauteil sind dabei häufig radial nach innen erstreckende Ausbuchtungen oder Eingriffszapfen für einen formschlüssigen Drehmoment-Angriff zu entnehmen.
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Aufgabe der Erfindung
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Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Montageschlüssel anzugeben.
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Lösung der Aufgabe
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Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch einen Montageschlüssel für einen Werkzeugkopf mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Der Montageschlüssel umfasst einen Grundkörper, der sich von einer Oberseite entlang einer Mittenlängsachse zu einer Unterseite erstreckt. Weiterhin weist der Grundkörper ein sich in Richtung der Mittenlängsachse erstreckendes Aufnahmeteil mit einer Aufnahme auf, in die der Werkzeugkopf einführbar ist. Das Aufnahmeteil wiederum weist zwei gegenüberliegende, sich radial nach innen erstreckende Eingriffszapfen auf, die zum Eingreifen in jeweils eine Schlüsselaufnahme des Werkzeugkopfes ausgebildet sind. Die Eingriffszapfen weisen dabei eine radial nach innen gerichtete Stirnfläche auf, welche gerundet ausgebildet ist. Weiterhin verlaufen die Eingriffszapfen bezüglich der Mittenlängsachse geneigt, so dass also ein Abstand zwischen den Eingriffszapfen in Richtung der Mittenlängsachse von der Oberseite in Richtung zur Unterseite zunimmt.
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Durch die spezielle Ausgestaltung der Eingriffszapfen wird eine im Vergleich zu den bekannten und vergleichsweise scharfkantigen Metallplatten ein schonenderes Eingreifen in die Schlüsselaufnahme des Werkzeugkopfs erreicht.
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Durch die geneigte Ausgestaltung der Eingriffszapfen mit dem sich verbreiternden Abstand lässt sich ein und derselbe Montageschlüssel in vorteilhafter Weise für Werkzeugköpfe mit unterschiedlichen Kopfdurchmessern einsetzen. Der Abstand variiert hierbei vorzugsweise über mehrere Durchmessergrößen des Werkzeugkopfes und variiert beispielsweise um 2 bis 6 mm.
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Ein besonderer Vorteil ist in der gerundeten Ausgestaltung der Eingriffszapfen zu sehen. Hierdurch werden diese im Vergleich zu Metallplatten an ihrer Basis, also in einem Verbindungsbereich zum Aufnahmeteil hin, vergleichsweise massiv und damit stabil ausgebildet. Weiterhin sind durch die gerundete Stirnfläche keine scharfen Kanten ausgebildet. Insgesamt wird dadurch ein schonendes Eingreifen erzielt. Gleichzeitig sind die Eingriffszapfen besonders stabil ausgebildet. Dies ermöglicht weiterhin die Eingriffszapfen aus Kunststoff und nicht aus Metall auszubilden, was für ein schonendes Eingreifen von besonderem Vorteil ist.
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In zweckdienlicher Ausgestaltung sind daher zumindest das Aufnahmeteil sowie die Eingriffszapfen als ein einstückiges Kunststoffbauteil, insbesondere ein Spritzgussbauteil ausgebildet. Zweckdienlicherweise ist der gesamte Montageschlüssel als Kunststoffbauteil ausgebildet. Dabei besteht grundsätzlich die Möglichkeit, dass innerhalb des Kunststoffes des einstückigen Bauteils zumindest ein Verstärkungselement beispielsweise aus Metall eingebettet ist, insbesondere in den Bereichen der Eingriffszapfen. Entscheidend ist, dass die Funktionselemente, nämlich das Aufnahmeteil sowie die Eingriffszapfen Kunststoffaußenflächen aufweisen. Vorzugsweise handelt es sich jedoch bei dem Montageschlüssel um ein rein massives Kunststoffbauteil. Grundsätzlich kann der Montageschlüssel auch aus einem anderen Material, beispielsweise aus Metall bestehen. Hierzu wird der Montageschlüssel beispielsweise als Druckgussteil ausgebildet oder auch mit Hilfe eines 3D-Druckverfahrens hergestellt.
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In bevorzugter Ausgestaltung sind die gerundeten Stirnflächen – in Aufsicht in Richtung der Mittenlängsachse betrachtet – als Kreisbogen ausgebildet. Allgemein wird daher unter gerundet verstanden, dass die Stirnflächen entlang einer Kreisbogenlinie verlaufen. Der Radius dieser Kreisbogenlinie liegt dabei typischerweise im Bereich von 0,6 mm bis 3,4 mm.
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Gemäß einer ersten Ausführungsvariante verjüngen sich die Eingriffszapfen in radialer Richtung zur Mittenlängsachse hin. Sie weisen daher zum Aufnahmeteil eine verbreiterte Basis auf, so dass sie mit dem Aufnahmeteil fest und massiv für die Übertragung von hohen Drehmomentkräften geeignet ausgebildet sind. Insbesondere sind die Eingriffszapfen dabei – in Aufsicht in Richtung der Mittenlängsachse betrachtet – in etwa dreieckförmig mit abgerundeten Eckbereichen ausgebildet. Bei dieser Ausführungsvariante ist die Stirnfläche vorzugsweise ebenfalls als Kreisbogen mit einem Radius im Bereich von 0,6 bis 3,4 mm ausgebildet.
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Gemäß einer alternativen Ausgestaltung sind die Eingriffszapfen – in Aufsicht in Richtung der Mittenlängsachse betrachtet – nach Art eines Halbkreissegments ausgebildet, an das sich gegebenenfalls in radialer Richtung noch ein Fußbereich mit insbesondere gleich bleibender Breite anschließt. Die Breite des Fußbereichs entspricht daher dem Durchmesser des Halbkreises. Die Breite des Fußbereiches und damit der Durchmesser des Halbkreises entspricht dabei der Breite des Fußbereiches der zuvor beschriebenen Ausführungsvariante mit dem sich nach innen verjüngenden Eingriffszapfen. In beiden Ausführungsvarianten weisen die Eingriffszapfen an ihrem Fußbereich, also im Übergangsbereich zum Aufnahmeteil, vorzugsweise eine Breite im Bereich von 2,4 bis 17 mm auf.
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In zweckdienlicher Weiterbildung ist die Aufnahme des Aufnahmeteils insgesamt zylindrisch ausgebildet mit einer Zylinderinnenwand, wobei die Eingriffszapfen an der Zylinderinnenwand ausgebildet sind, also aus dieser hervorstehen. Bei der Ausführungsvariante als einstückiges Kunststoffbauteil sind die Eingriffszapfen daher als einstückige Formgusselemente ausgebildet.
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In bevorzugter Ausgestaltung laufen die Eingriffszapfen in Richtung zur Unterseite zur Zylinderinnenwand aus, so dass der maximale Abstand zwischen den gegenüberliegenden Eingriffszapfen der Durchmesser der zylindrischen Aufnahme ist.
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In bevorzugter Weiterbildung weisen die Eingriffszapfen einen ersten Parallelabschnitt auf, an den sich in Richtung der Mittenlängsachse zur Unterseite hin ein Schrägabschnitt anschließt. Innerhalb des Parallelabschnitts ist der Abstand zwischen den Eingriffszapfen konstant und innerhalb des Schrägabschnittes nimmt der Abstand zwischen den Eingriffszapfen zu. Hierdurch ist im Bereich zur Oberseite hin eine stabile Ausgestaltung der Eingriffszapfen erzielt. Es ist gewährleistet, dass auch bei kleinen Nenndurchmessern des Werkzeugkopfes, bei denen die Bereiche des Montageschlüssels mit dem geringsten Abstand in Eingriff mit den Schlüsselaufnahmen am Werkzeugkopf gelangen, die Eingriffszapfen noch eine ausreichende Stabilität zur Übertragung des erforderlichen Drehmoments aufweisen.
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In bevorzugter Weiterbildung sind ergänzend zu den Eingriffszapfen zwei weitere, sich radial nach innen erstreckende und sich gegenüberliegende Führungszapfen ausgeformt, welche zum Eingriff in Spannuten des Werkzeugkopfes ausgebildet sind. Diese Führungszapfen sind dabei zweckdienlicherweise ebenfalls gerundet ausgebildet. Sie sind weiterhin dabei derart ausgebildet, dass sie bei auf den Werkzeugkopf aufgesetzten Montageschlüssel von den Spannuten beabstandet sind, diese also nicht berühren. Sie dienen in erster Linie als Positionierhilfe für ein korrektes Aufsetzen des Montageschlüssels auf den Werkzeugkopf. Insgesamt ist daher durch den hier beschriebenen Montageschlüssel sowohl ein guter Schneidenschutz als auch eine exakte Positionierung mit Schutz gegen Verletzungsgefahr gewährleistet. Durch die Führungszapfen wird ein falsches Aufsetzen und damit auch die Gefahr einer Beschädigung der Schneiden durch ein solches falsches Aufsetzen vermieden.
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Zweckdienlicherweise weisen die Eingriffszapfen sowie die Führungszapfen allgemein unterschiedliche Geometrien auf.
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Ein jeweiliger Führungszapfen ist dabei zwischen den beiden Eingriffszapfen angeordnet. Vorzugsweise weist der jeweilige Führungszapfen zu den beiden benachbarten Eingriffszapfen unterschiedliche Winkelabstände auf, ist also unsymmetrisch bezüglich der Eingriffszapfen angeordnet. Hierdurch insbesondere in Verbindung mit den unterschiedlichen Geometrien von Führungszapfen und Eingriffszapfen ist ein lagerichtiges Aufsetzen des Montageschlüssels auf den Werkzeugkopf sichergestellt. Damit ist zudem auch zuverlässig eine Beschädigung der Schneiden vermieden. Die spezielle Formgebung ist hierzu derart gewählt, dass die Führungszapfen die Schneiden nicht berühren und nicht gegen diese drücken.
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Die Führungszapfen sind vorzugsweise weiterhin im Querschnitt betrachtet in etwa sichelförmig ausgebildet und weisen hierzu einen konvexen Oberflächenabschnitt sowie einen konkaven Oberflächenabschnitt auf. Durch diese Formgebung sind sie der typischen Querschnittsform der Spannuten angenähert. Dadurch ist sichergestellt, dass die Führungszapfen in allen Bereichen von einer Spannnutwand beabstandet sind.
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Die Führungszapfen verlaufen dabei vorzugsweise parallel zur Mittenlängsachse und weisen über ihre gesamte Länge in Richtung der Mittenlängsachse auch einen gleichen Abstand zueinander auf.
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Im Hinblick auf eine möglichst einfache Betätigung umfasst der Montageschlüssel weiterhin zwei seitliche Flügelarme, die sich an das zentral angeordnete Aufnahmeteil anschließen. Bei den Flügelarmen handelt es sich insbesondere um Kunststoffarme, die mit dem zentralen Aufnahmeteil das einstückige Kunststoffbauteil zur Ausbildung des Montageschlüssels ausbilden. Der Montageschlüssel ist insgesamt daher nach Art einer Flügelmutter ausgebildet. Alternativ sind die Flügelarme aus einem anderen Material, beispielsweise aus Metall (Stahl).
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Beschreibung der Figuren
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Diese zeigen:
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1 eine perspektivische Darstellung eines Montageschlüssels mit darin aufgenommenem Werkzeugkopf,
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2 eine Aufsicht auf eine Oberseite des Montageschlüssels ohne aufgenommenen Werkzeugkopf,
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3 eine perspektivische Darstellung eines geschnittenen Montageschlüssels mit aufgenommenem Werkzeugkopf,
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4 eine Aufsicht auf den Montageschlüssel mit aufgenommenem Werkzeugkopf sowie
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5 eine Schnittansicht durch die Darstellung gemäß 4 entlang der Schnittlinie A-A.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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Ein in den Figuren dargestellter Montageschlüssel 2 weist einen Grundkörper 4 auf, welcher ein zentrales Aufnahmeteil 6 aufweist, an welches sich zwei gegenüberliegende, radial sich nach außen erstreckende Flügelarme 8 anschließen. Das zentrale Aufnahmeteil 6 weist in etwa eine hohlzylindrische Geometrie mit einer zentralen Aufnahme 10 auf, welche eine zylindrische Grundgeometrie mit einer Zylinderinnenwand 12 aufweist. Aus dieser Zylinderinnenwand 12 sind zwei gegenüberliegend angeordnete Eingriffszapfen 14 sowie zwei gegenüberliegende Führungszapfen 16 ausgeformt, die jeweils radial nach innen orientiert sind. Die Aufnahme 10 erstreckt sich dabei entlang einer Mittenlängsachse 18 von einer Oberseite 20 zu einer Unterseite 22 des Montageschlüssels 2.
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Die Aufnahme 10 dient zum Aufsetzen auf einen Werkzeugkopf 24 eines hier nicht weiter dargestellten modularen Werkzeuges und nimmt diesen auf. Bei diesem modularen Werkzeug handelt es sich allgemein um ein Zerspanungswerkzeug, insbesondere Rotationswerkzeug und bevorzugt um ein Bohrwerkzeug, welches sich im Betrieb um seine Rotationsachse dreht. Der Werkzeugkopf 24 ist dabei an seiner Unterseite mit einem Befestigungszapfen 26 ausgebildet, welcher in eine Zapfenaufnahme des hier nicht dargestellten Trägers des Werkzeugs 24 eingesetzt wird. Die Befestigung erfolgt dabei vorzugsweise rein klemmend durch ein Verdrehen des Werkzeugkopfes 24 relativ zum Träger. Der Werkzeugkopf 24 weist typischerweise Spannuten 28 auf, die beispielsweise im Träger weitergeführt sind.
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Wie insbesondere aus der 3 zu entnehmen ist, weist der Werkzeugkopf 24 an seiner Stirnseite und/oder seiner Umfangsseite zwei gegenüberliegende Schlüsselaufnahmen 30 auf, in die bei der Betätigung die Eingriffszapfen 14 eingreifen.
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Der gesamte Montageschlüssel 2 ist in zweckdienlicher Ausgestaltung als ein massives, einstückiges Kunststoffteil ausgebildet. An der Oberseite 20 fluchtet das Aufnahmeteil 6 mit den Flügelarmen 8, geht also in die Flügelarme 8 absatzfrei über. An der Unterseite ist demgegenüber ein zentraler Ring ausgebildet, so dass im Übergangsbereich vom Aufnahmeteil 6 zu den Flügelarmen 8 eine Stufe ausgebildet ist, wie dies insbesondere in den 3 und 5 gut zu erkennen ist. Wie weiterhin aus der 5 zu entnehmen ist, verläuft die Oberseite 20 leicht bogenförmig gekrümmt.
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Die Eingriffszapfen 14 sowie auch die Führungszapfen 16 weisen jeweils eine zentral nach innen zur Mittenlängsachse 18 orientierte Stirnfläche 32 auf, welche gerundet ausgebildet ist und insbesondere im Querschnitt betrachtet eine Kreisbogenlinie ausbildet. Wie insbesondere aus der Aufsicht gemäß der 2 zu entnehmen ist, sind die Eingriffszapfen 14 im Querschnitt betrachtet nach Art eines Dreieckes ausgebildet und verbreitern sich von der Stirnfläche 32 zu einem Fußbereich 34 hin, an dem sie mit der Zylinderinnenwand 12 verbunden sind. Im Ausführungsbeispiel überstreicht der Fußbereich 34 einen Winkelbereich α von etwa 60°. Allgemein überstreicht der Fußbereich 34 einen Winkelbereich α beispielsweise im Bereich zwischen 45° und 75°.
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Wie insbesondere anhand der 3 und 5 sehr gut zu erkennen ist, verlaufen die Eingriffszapfen 14 in Richtung der Mittenlängsachse 18 zur Unterseite 22 hin schräg geneigt und laufen insbesondere zur Zylinderinnenwand 12 vollständig aus. Die Stirnfläche 32 ist daher unter einem Neigungswinkel β bezüglich der Mittenlängsachse 18 geneigt. Der Neigungswinkel β liegt dabei im Ausführungsbeispiel bei etwa 30° und allgemein vorzugsweise zwischen 15° und 45°. Die Eingriffszapfen 14 sowie auch die Führungszapfen 16 verlaufen in Richtung der Mittenlängsachse jeweils parallel zu dieser, sind also nicht schraubenförmig oder wendelförmig verlaufend an der Zylinderinnenwand 12 ausgeformt.
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Wie weiterhin zu entnehmen ist, weisen die Eingriffszapfen 14 zur Oberseite 20 hin zunächst einen Parallelabschnitt 40 auf, welcher parallel zur Mittenlängsachse 18 orientiert ist. An diesen schließt sich dann ein Schrägabschnitt 42 an, innerhalb dessen sich der Abstand a kontinuierlich erweitert. Der Schrägabschnitt 42 erstreckt sich dabei etwa über 65% bis 90% der gesamten Länge des Eingriffszapfens 14 in Richtung der Mittenlängsachse 18.
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Durch diese Schrägstellung nimmt daher ein Abstand a zwischen den Eingriffszapfen 14 in Richtung zur Unterseite 22 kontinuierlich zu. Die Stirnflächen 32 verlaufen dabei wie aus der 5 gut zu erkennen ist, geradlinig.
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Die Eingriffszapfen 14 sind allgemein bezüglich einer Mittenachse symmetrisch ausgebildet, das heißt die sich an die Stirnfläche 32 anschließenden Seitenflächen sind spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet.
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Im Unterschied hierzu sind die Führungszapfen 16 im Querschnitt betrachtet in etwa sichelförmig ausgebildet und weisen einen konvexen Oberflächenabschnitt 36 sowie einen konkaven Oberflächenabschnitt 38 auf. Dadurch sind sie der typischen Querschnittsgeometrie der Spannuten 28 angenähert. Wie insbesondere aus der Aufsicht gemäß der 4 zu entnehmen ist, greifen die Führungszapfen 16 lediglich in die Spannuten 28 ein, ohne jedoch mit den Spannutwänden in Berührung zu kommen.
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Im Unterschied hierzu greifen die Eingriffszapfen 14 in die Schlüsselaufnahmen 30 formschlüssig ein und zwar derart, dass die Seitenwände der Eingriffszapfen 14 beidseitig an den zugeordneten gegenüberliegenden Seitenwänden der Schlüsselaufnahme einliegen. Dadurch ist der gesamte Montageschlüssel 2 spielfrei auf dem Werkzeugkopf 24 aufgesetzt.
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Durch die doppelt schräge Ausgestaltung, nämlich durch die sich zur Mittenlängsachse 18 hin verjüngende Ausgestaltung sowie durch den schrägen Verlauf der Stirnfläche 32 mit dem sich verändernden Abstand a in Richtung der Mittenlängsachse 18 ist auch für unterschiedliche Ausgestaltungen des Werkzeugkopfes 24 ein zuverlässiges, drehfestes und formschlüssiges Eingreifen gewährleistet.
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Ein jeweiliger Eingriffszapfen 14 bildet mit einem jeweiligen Führungszapfen 16 ein Führungspaar. Ein jeweiliger Führungszapfen 16 ist zwischen den beiden Eingriffszapfen 14 angeordnet. Dabei weist der jeweilige Führungszapfen 16 unterschiedliche Winkelabstände γ1, γ2 zu den Eingriffszapfen 14 auf. Die Winkelabstände γ1, γ2 unterscheiden sich dabei beispielsweise um das Doppelte. Durch diese asymmetrische Anordnung wird sichergestellt, dass der Montageschlüssel 2 nur in einer definierten Position auf den Werkzeugkopf 24 aufgesetzt werden kann.
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Korrespondierend zu dieser speziellen Ausgestaltung des Montageschlüssels 2 ist auch der Werkzeugkopf 24 ausgebildet, insbesondere dessen Schlüsselaufnahmen 30. Diese sind dabei also insbesondere in Übereinstimmung mit der Anordnung der Eingriffszapfen 14 sowie der Führungszapfen 16 derart am Werkzeugkopf 24 positioniert, dass die Schlüsselaufnahmen 30 zu den Spannuten 28 jeweils auch die Winkelabstände γ1, γ2 aufweisen. Ergänzend sind die Schlüsselaufnahmen 30 im Querschnitt betrachtet komplementär zu den Eingriffszapfen 14 ausgebildet, weisen daher ebenfalls zweckdienlicherweise einen gerundeten Grund auf, welcher komplementär zu der Stirnfläche 32 ausgebildet ist, also einen gleichen oder zumindest annähernd gleichen Radius wie die Stirnfläche 32 aufweist. Auch ist die Querschnittsfläche der Schlüsselaufnahmen 30 komplementär zu der der Eingriffszapfen 14 ausgebildet, so dass also der Eingriffszapfen 14 vollständig passgenau aufgenommen wird. Insbesondere weisen daher die Schlüsselaufnahmen 30 im Querschnitt betrachtet ebenfalls eine in etwa dreieckförmige Geometrie auf.
