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Die Erfindung betrifft eine Bohrvorrichtung bestehend aus einer Bohrmaschine mit einer drehen antreibbaren Bohrspindel und aus einem mit der Bohrspindel drehfest koppelbaren Bohrfutter, wobei in dem freien Ende der Bohrspindel eine Bitaufnahme zum Einführen eines Bit ausgebildet ist.
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Derartige Bohrfutter sind seit langem bekannt und in der Praxis weit verbreitet, bei denen das Bohrfutter dazu dient, ein Werkzeug mit der Bohrmaschine, nämlich mit der Bohrspindel verbinden zu können, das Bohrfutter also als Koppelglied genutzt wird. Um das Werkzeug durch das Bohrfutter spannen zu können, muß das Bohrfutter mit seinen Spannbacken exakt auf den Durchmesser des Werkzeugschaftes eingestellt und dann mit einem hohen Drehmoment gespannt werden, um eine sichere Spannung des Werkzeugschaftes durch die Spannbacken zu gewährleisten.
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Zum Auswechseln des Werkzeuges ist zunächst die Einspannung wieder zu lösen und dann der Spannvorgang zu wiederholen, so daß im Ergebnis der Werkzeugwechsel relativ zeitaufwendig ist, um eine sichere und feste Einspannung des Werkzeugs zu gewährleisten. Es liegen häufig aber auch Anwendungsfälle vor, insbesondere in Verbindung mit akkubetriebenen Bohrmaschinen, bei denen keine sehr hohe Belastung des Werkzeuges erfolgt und damit auch keine hohen Anforderungen an die Verbindung zwischen dem Werkzeug und der Bohrmaschine gestellt werden.
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Aus dem Stand der Technik ist dabei zum Beispiel aus der nachveröffentlichten
DE 101 51 581 A1 bekannt, daß das Bit an dem Futterkörper des Bohrfutters ausgebildet ist. Bei dieser Gestaltung ist es möglich, das Bohrfutter selber schnell von der Bohrspindel zu trennen bzw. wieder an dieser zu befestigen, so daß ein schneller Wechsel des Werkzeuges auch dann gewährleistet ist, wenn der Anwendungsfall die Einspannung des Werkzeugschaftes mittels der Spannbacken des Bohrfutters erfordert.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Bohrvorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß bei Anwendungsfällen mit einer geringen Beanspruchung des Werkzeuges der Werkzeugwechsel vereinfacht ist und Drehmomente von der Bohrspindel direkter auf das Bohrwerkzeug übertragen werden.
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Diese Aufgabe wird mit einer Bohrvorrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst.
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Bits gibt es in unterschiedlichen Gestaltungen für verschiedene Anwendungsfälle, für die sich die Bits in der Gestaltung des Bitkopfes unterscheiden, der beispielsweise als Kreuzschlitzschraubendreher oder Inbus-Schlüssel gestaltet sein kann. Der Fuß des Bit weist dabei eine normierte, im Querschnitt sechseckige Gestalt mit einer Schlüsselweite von 6,35 mm auf, so daß ein Werkzeugwechsel bei der erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung in sehr schneller und einfacher Weise durch die Entnahme eines Bit aus der Bitaufnahme und dessen Ersetzung durch ein anderes Bit erfolgt, wobei sofort aufgrund der nicht kreisrunden Gestaltung des Bitfußes die Übertragung eines Drehmomentes von der Bohrmaschine über die Bohrspindel auf das Bit möglich ist.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß der Futterkörper des Bohrfutters an dem der Bohrspindel zugewandten Ende eine Spindelaufnahme, an dem der Spindelaufnahme gegenüberliegenden Ende eine Werkzeugaufnahme und einen die Spindelaufnahme mit der Werkzeugaufnahme verbindenden axialen Durchgang aufweist, durch den hindurch das Bit in die Bitaufnahme der Bohrspindel einführbar ist. Bei dieser Gestaltung kann das Bohrfutter in einfacher konventioneller Art, üblicherweise mittels einer zwischen der Bohrspindel und dem Futterkörper ausgebildeten Gewindeverbindung, an der Bohrspindel befestigt werden, deren Zugänglichkeit dennoch infolge des axialen Durchganges für durch die Werkzeugaufnahme einzuführende Bit gewährleistet ist.
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Infolge der Gestaltung des Fußes des Bit als Sechskant ist eine Drehmomentübertragung in der Bitaufnahme ohne weiteres sichergestellt; günstig ist es aber, wenn weiterhin zur axialen Sicherung des Bit in der Bitaufnahme ein radial verstellbares Sicherungsglied vorgesehen ist, um so ein unbeabsichtigtes Herausfallen des Bit aus der Bitaufnahme im normalen Gebrauch der Bohrvorrichtung, insbesondere wenn diese mit dem Bohrfutter nach unten zeigt, zu vermeiden.
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Günstig dabei ist, wenn das Sicherungsglied in einem in die Bitaufnahme oder den axialen Durchgang mündenden Kanal angeordnet ist, und wenn das Sicherungsglied durch einen am Futterkörper gelagertes Schaltteil betätigbar ist. Günstig ist es gleichfalls, wenn das Sicherungsglied in der Wandung der Bitaufnahme in der Bohrspindel angeordnet ist, da so die konstruktive Gestaltung des Bohrfutters für die Plazierung des Bit nicht modifiziert zu werden braucht.
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In einfachster Weise ist es denkbar, das Sicherungsglied lediglich durch eine Feder oder einem in dem Kanal angeordnetes federndes Glied mit einer Richtung Bit wirkenden Kraft zu beaufschlagen, wodurch allerdings die axiale Haltekraft für das Bit begrenzt ist. Besser ist dagegen, wenn ein der Betätigung des Sicherungsgliedes dienende, gegen die Kraft einer Sicherungsfeder aus einer Sicherungsstellung in die Wechselstellung verstellbare Sicherungshülse vorgesehen ist, da durch die Sicherungshülse ein echter Formschluß hergestellt ist, durch den das Sicherungsglied in die gemäß Norm vorgesehene Umfangsnut des Bit gepreßt wird.
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Im Sinne einer höheren Belastbarkeit und einer verbesserten Rückhaltekraft bei geringem Gewicht ist es günstig, wenn die Sicherungshülse aus Kunststoff besteht und an den zur Anlage an das Sicherungsglied kommenden Fläche eine metallische Verstärkung aufweist.
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Der Betriebssicherheit der Bohrvorrichtung dient, daß die Sicherungshülse zur Verstellung in die Wechselstellung axial nach vorn, in Richtung Werkzeugaufnahme verschiebbar ist. Auch wenn die Verstellung der Sicherungshülse in die entgegengesetzte Richtung prinzipiell denkbar ist, ist die vorstehend definierte Verstellung bevorzugt, da bei einem Arbeitsvorgang der Bohrvorrichtung diese stets gegen das zu bearbeitende Werkstück gedrückt wird und selbst bei einem Abrutschen oder Stoß gegen die Bohrvorrichtung eine unbeabsichtigte Endkopplung des Bit von der Bohrmaschine nicht erfolgen kann.
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Es ist möglich, daß die Sicherungshülse verstellbar auf den Futterkörper angeordnet ist und einen radial abstehenden Griffring aufweist, so daß die axiale Sicherung des Bit in der Bitaufnahme axial vor der Bitaufnahme im Bereich des axialen Durchganges oder der Werkzeugaufnahme erfolgt. Der radial abstehende Griffring dient dabei dem einfacheren Ergreifen der Sicherungshülse, deren Durchmesser durch den Griffring gegenüber dem Durchmesser weiterer Bauteile des Bohrfutters, insbesondere der Spannhülse vergrößerbar ist.
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Wenn die Sicherungshülse axial verschieblich auf der Bohrspindel angeordnet ist, müssen Modifikationen bekannter Bohrfutter nicht vorgenommen werden und die Erfindung läßt sich insbesondere auch mit Hilfe des Spindeladapters bei einer beliebigen Bohrmaschinen- und Bohrfutterkombination realisieren.
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Eleganter, platzsparender und infolge einer verringerten Kopflastigkeit technisch bevorzugt ist es, wenn dem Maschinengehäuse der Bohrmaschine ein Betätigungsorgan für die Sicherungshülse zugeordnet ist. Da die Sicherungshülse eine in axialer Richtung erfolgende Bewegung ausführen soll, sich für die Verstellung des Betätigungsorganes jedoch eine radiale Bewegung anbietet, weist die Sicherungshülse eine radial abstehende Keilfläche auf, an der zur Verstellung der Sicherungshülse das Betätigungsorgan zur Anlage kommt, so daß durch die Keilfläche die radiale Bewegung des Betätigungsorganes in die erforderliche axiale Bewegung der Sicherungshülse umgelenkt wird.
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Um unbeabsichtigte Verstellungen der Sicherungshülse zu vermeiden, kann eine Feder vorgesehen sein, gegen deren Kraft die Sicherungshülse nur in die Wechselstellung zu verschieben ist oder allgemein, das in der Kraftübertragungskette zur Betätigung des Sicherungsgliedes ein das Sicherungsglied in Richung Bit bewegende Feder angeordnet ist.
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Um den Vorgang des Werkzeugwechsels weiter zu vereinfachen, ist in der Bitaufnahme ein von der Kraft einer Feder beaufschlagter Auswerfer für das Bit angeordnet. Zur axialen Sicherung des Auswerfers ist ein radial verstellbares zweites Sicherungsglied vorgesehen.
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Insbesondere wenn über das Bit eine Verbindung des Bohrfutters mit der Bohrspindel beabsichtigt ist, ist für einen guten Rundlauf des Bohrfutters eine genaue Zentrierung erforderlich. Daher ist im Rahmen der Erfindung vorgesehen, daß zur Zentrierung des Bohrfutters gegenüber der Bohrspindel an deren freiem Ende eine Ringfläche für einen Ringbund des Futterkörpers ausgebildet ist. Dabei kann die Ringfläche am Innenumfang der Austrittsöffnung der Bitaufnahme ausgebildet sein, um eine Innenzentrierung zu erzielen. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, daß die Ringfläche am Außenumfang der Bohrspindel ausgebildet ist.
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Wenn an mindestens einer der Spannbacken des Bohrfutters ein Rastsitz ausgebildet ist zum Zusammenwirken mit einem im Futterkörper angeordneten Rastglied in einer den Durchtritt des Bits durch die Werkzeugaufnahme ermöglichenden Stellung der Spannbacken, dann ist die Handhabung der Bohrvorrichtung im Halter vereinfacht, da dem Nutzer mit dem Rastsitz ein Indikator an die Hand gegeben ist, der die Stellung der Spannbacken anzeigt, in der diese das Einführen eines Bits durch die Werkzeugaufnahme in die Bitaufnahme nicht behindert. Darüberhinaus kann in dieser Stellung der Spannbacken auch die Führung des Bit verbessert sein bzw. mit nur geringer Verstellung der Spannbacken eine zusätzliche Spannung erzielt werden.
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Wenn das Betätigungsorgan durch eine die Sicherungshülse beaufschlagende, gegenüber dem Maschinengehäuse drehbare Drehhülse gebildet ist, dann ist das entsprechend ausgebildete Betätigungsorgan einfach zu ergreifen und für den mit der Handhabung von Bohrfutter vertrauten Nutzer einfach zu betätigen. Der Drehhülse ist eine diese in die Ruhestellung drehende Rückholfeder zugeordnet, um nach dem Loslassen der Drehhülse durch den Nutzer das Betätigungsorgan für ein sofortiges erneutes Spannen eines Bit bereit zu stellen.
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Das Auswerfen des Bits kann dadurch unterstützt werden, daß zum Auswerfen ein mit der Antriebswelle der Bohrmaschine über eine Kupplung verbundener Stoßbolzen vorgesehen ist. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, daß zum Auswerfen des Bit ein auf einem metallischen Stößel wirkender, schaltbarer Elektromagnet vorgesehen ist.
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Im folgenden wird die Erfindung an in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert; es zeigen:
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1 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt dargestellt einer Bohrvorrichtung aus einem Bohrfutter und einer lediglich durch ihre Bohrspindel angedeuteten Bohrmaschine,
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2 einen Längsschnitt durch ein Bohrfutter mit einem axialen Durchgang zur Verbindung der Werkzeugaufnahme mit der Bitaufnahme der Bohrspindel,
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3 eine der 2 entsprechende Darstellung mit als Kugel ausgebildeten, in einen Kanal des Futterkörpers angeordneten radial verstellbaren Sicherungsglied und zweitem Sicherungsglied,
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4 eine der 3 entsprechende Darstellung mit nur einem Sicherungsglied,
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5 eine der 3 entsprechende Darstellung einer Ausführungsform mit einem Sicherungsring zur Betätigung des Sicherungsgliedes,
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6 den Schnitt VI-VI aus 1,
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7 einen Längsschnitt durch einen Spindeladapter,
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8 eine der 2 entsprechende, aber von der Erfindung nicht umfasste Darstellung einer den Spindeladapter verwendenden Bohrvorrichtung,
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9 eine der 8 entsprechende, aber von der Erfindung nicht umfasste Darstellung einer weiteren Ausführungsform,
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10 den Schnitt X-X aus 9,
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11 den Schnitt XI-XI aus 9,
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12 eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt dargestellt, einer von der Erfindung nicht umfassten Bohrvorrichtung mit einstückig mit dem Futterkörper ausgebildetem Bit,
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13 eine der 12 entsprechende, aber von der Erfindung nicht umfasste Darstellung eines getrennt vom Futterkörper in die Bitaufnahme einzusetzenden Bit,
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14 eine der 12 entsprechende, aber von der Erfindung nicht umfasste Darstellung einer den Spindeladapter verwendenden Bohrvorrichtung,
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15 eine der 14 entsprechende, aber von der Erfindung nicht umfasste Darstellung einer Ausführungsform mit nach hinten zum Entriegeln verstellbarer Sicherungshülse,
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16 eine der 12 entsprechende, aber von der Erfindung nicht umfasste Darstellung mit gegenüber 12 umgekehrter Entriegelungsrichtung,
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17 den Schnitt XVII-XVII aus 16,
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18 eine der 12 entsprechende, aber von der Erfindung nicht umfasste Darstellung einer Ausführungsform mit als Drehhülse ausgebildetem Betätigungsorgan,
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19 den Schnitt XIX-XIX aus 18,
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20 eine der 12 entsprechende, aber von der Erfindung nicht umfasste Darstellung einer gegenüber 18 weiteren Ausführungsform mit beidseitig drehend verstellbarer Drehhülse,
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21 den Schnitt XXI-XXI aus 20,
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22 eine der 12 entsprechende, aber von der Erfindung nicht umfasste Darstellung einer Ausführungsform mit motorisch zu betätigender Entriegelung, und
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23 eine der 12 entsprechende, aber von der Erfindung nicht umfasste Darstellung einer einem Magneten nutzenden Ausführungsform zum Auswerfen des Bit.
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In der Zeichnung dargestellt ist eine aus einem Bohrfutter 1 und einer Bohrmaschine 2 bestehende Bohrvorrichtung, wobei von der Bohrmaschine 2 zur Verbesserung der Übersicht in den 1 bis 11 lediglich die Bohrspindel 3, in den übrigen Figuren das Maschinengehäuse 4 nur teilweise dargestellt ist.
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Das Bohrfutter 1 weist einen Futterkörper 5 auf, in dem in den lediglich beispielhaft gezeigten Ausführungsbeispielen in geneigt zur Futterachse 6 verlaufenden Führungsaufnahmen 7 Spannbacken 8 längsverschieblich angeordnet sind, die mit ihren Spannschneiden 9 in eine Werkzeugaufnahme 10 des Futterkörpers 5 ragen. Die Verstellung der Spannbacken 8 kann bei Zahnkranzbohrfuttern mittels eines Futterschlüssels erfolgen, der zu Verdrehung einer Spannhülse 11 dient. In der Zeichnung dargestellt sind von Hand zu spannende Bohrfutter 1, bei denen die Verstellung der Spannbacken 8 durch die von Hand zu ergreifende Spannhülse 11 erfolgt, die mit einem drehbar am Futterkörper gelagerten Gewindering 12 gekoppelt sind, der mit einem Innengewinde in an den Spannbacken 8 ausgebildeten Zahnreihen 12, eingreift.
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In dem freien Ende der Bohrspindel 3 ist eine Bitaufnahme 14 zum Einführen eines Bit 15 ausgebildet, das bei der von der Erfindung nicht umfassten Bohrvorrichtung gemäß 12 einteilig mit dem Futterkörper 5 ausgebildet ist, im übrigen aber auch als konventionelles Bit 15 gestaltet sein kann, das durch den die Werkzeugaufnahme 10 des Futterkörpers 5 mit der Spindelaufnahme 16 verbindenden axialen Durchgang 17 in die Bitaufnahme 14 der Bohrspindel 3 eingeführt werden kann. Zur axialen Sicherung des Bit 15 in der Bitaufnahme 14 ist ein radial verstellbares Sicherungsglied 18 vorgesehen, das bei dem Ausführungsbeispiel in 1 in einem im Futterkörper 5 ausgebildeten radialen Kanal 19 angeordnet ist, in den axialen Durchgang 17 mündet und von der Kraft einer Feder in Richtung der Futterachse 6 beaufschlagt ist.
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2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem das Sicherungsglied 18 durch ein am Futterkörper 5 gelagertes Schaltteil 20 betätigbar ist, nämlich durch einen gegen die Kraft einer Feder radial verstellbaren Druckknopf 21, der einen auf das als Kugel gestaltete Sicherungsglied 18 einwirkenden Stift 22 verstellt.
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Alternativ besteht auch die insbesondere in den 7 bis 11 und 13 bis 23 gezeigte Möglichkeit, das Sicherungsglied 18 in der Wandung der Bitaufnahme 14 der Bohrspindel 3 anzuordnen, wobei 7 eine Ausführungsform zeigt, bei der die Bohrspindel 3 zweiteilig aus einer Maschinenspindel 23 und einem Spindeladapter 24 gebildet ist, der eine Maschinenspindelaufnahme 25, die Bitaufnahme 14 sowie eine Einrichtung zur lösbaren Verbindung mit dem Futterkörper 5 des Bohrfutters 1 aufweist, so daß der Spindeladapter 24 insbesondere dazu nützlich ist, eine Bohrmaschine 2 mit konventioneller Bohrspindel 3 umzurüsten und eine Bitaufnahme 14 in der Bohrspindel 3 bereitzustellen.
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Aus 7 ist ersichtlich, daß eine der Betätigung des Sicherungsgliedes 18 dienende, gegen die Kraft einer Sicherungsfeder 26 aus einer Sicherungsstellung in die Wechselstellung verstellbare Sicherungshülse 27 vorhanden ist, die in 7 die Bohrspindel 3 umgibt, während sie in 3 dem Futterkörper 5 des Bohrfutters 1 zugeordnet ist. 3 zeigt auch, daß die Sicherungshülse 27 an den zur Anlage an das Sicherungsglied 18 kommenden Flächen eine metallische Verstärkung 28 aufweist, die besonders dann nützlich ist, wenn die Sicherungshülse 27 selber aus Kunststoff gefertigt ist.
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14 zeigt ein Beispiel, bei dem die Sicherungshülse 27 zur Verstellung in die Wechselstellung axial nach vorn, in Richtung der Werkzeugaufnahme 10 verschiebbar ist, um so ein Entriegeln des Bit 15 nur dann zu ermöglichen, wenn gezielt und willentlich die Sicherungshülse 27 durch den Nutzer verstellt wird. Denkbar jedoch ist auch eine insbesondere in der 12 gezeigte Bewegungsrichtung der Sicherungshülse 27 axial rückwärts zum Entriegeln, was dann sinnvoll ist, wenn die Sicherungshülse 27 selber geschützt innerhalb des Maschinengehäuses 4 der Bohrmaschine 2 plaziert ist. Dem Maschinengehäuse 4 der Bohrmaschine 2 ist ein Betätigungsorgan 29 für die Sicherungshülse 27 zugeordnet, in 12 ein Druckknopf, der eine Keilfläche 30 aufweist, die mit einer an der Sicherungshülse 27 radial abstehenden Keilfläche 31 zusammenwirkt.
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Die 18–21 zeigen Ausführungsbeispiele, bei denen das Betätigungsorgan 29 durch eine drehbar gelagerte Drehhülse 41 gebildet ist. In der Kraftübertragungskette zur Betätigung des Sicherungsgliedes 18 ist eine das Sicherungsglied 18 in Richtung Bit 15 bewegende Feder angeordnet, gegen deren Kraft beispielsweise die Sicherungshülse 27 verstellt werden muß, damit das Sicherungsglied 18, also die Kugel aus der Bitaufnahme 14 in die Wandung der Bitaufnahme 14 bzw. den Kanal 19 im Futterkörper 5 eintreten kann. Bei der Bohrvorrichtung weiterhin vorgesehen ist ein in der Bitaufnahme 14 angeordneter, von der Kraft einer Feder beaufschlagter Auswerfer 32, dessen axiale Sicherung ein radial verstellbares zweites Sicherungsglied 33 übernimmt, dessen Funktion jedoch bei geeigneter Wahl der Gestalt des Auswerfers 32 auch durch das Sicherungsglied 18 übernommen werden kann (4). 12 mit dem einteilig mit dem Futterkörper 5 gestalteten Bit 15 zeigt eine Zentrierung des Bohrfutters 1 gegenüber der Bohrspindel 3 durch eine an deren freiem Ende ausgebildete Ringfläche 34, die mit einem am Futterkörper 5 ausgebildeten Ringbund 35 zusammenwirkt, wobei in 12 die Ringfläche 34 am Innenumfang der Austrittsöffnung der Bitaufnahme 14 ausgebildet ist, aber gemäß 14 auch am Außenumfang der Bohrspindel 3 realisiert sein kann.
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Um den Nutzer einen leicht, taktik oder hörbar, wahrnehmbaren Indikator an die Hand zu geben, der ihm eine geeignete Spannbackenstellung anzeigt, die einen Durchtritt des Bit 15 durch die Werkzeugaufnahme 10 in die Bitaufnahme 14 ermöglicht, ist an mindestens einer der Spannbacke 8 des Bohrfutters 1 ein Rastsitz 36 ausgebildet zum Zusammenwirken mit einem im Futterkörper 5 angeordneten Rastglied 37 in einer den Durchtritt des Bit 15 durch die Werkzeugaufnahme 10 ermöglichenden Stellung der Spannbacken 8 (6).
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22 zeigt eine Ausführungsform, bei der zur Entriegelung des Bit 15 in der Bitaufnahme 14 der Motor der Bohrmaschine 2 ausgenutzt wird, indem zum Auswerfen des Bit 15 ein mit der Antriebswelle der Bohrmaschine 2 über eine Kupplung verbundener Stoßbolzen 39 vorgesehen ist. In 23 ist ein metallischer Stößel 38 vorgesehen, der mit einem schaltbaren Elektromagneten 40 zusammenwirkt, um das Ausstoßen des Bit 15 zu ermöglichen.
