DE10230991A1

DE10230991A1 - Werkzeugaufnahme für eine Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE10230991A1
Application number: DE10230991A
Authority: DE
Inventors: Otto Baumann; Rolf Mueller; Dietmar Saur; Helmut Heinzelmann; Thomas Bernhardt; Hardy Schmid
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-07-10
Filing date: 2002-07-10
Publication date: 2004-02-12
Also published as: EP1526950A1; CN100374253C; WO2004007149A1; US20050224243A1; JP2005532185A; CN1665647A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugaufnahme für eine Werkzeugmaschine, insbesondere für einen Bohrhammer, mit einer Aufnahmeöffnung (12) zur Aufnahme eines Werkzeugschafts (14) sowie mit einem Schlagbolzen (16), wobei der Werkzeugschaft (14) und/oder der Schlagbolzen (16) im Betrieb eine zwischen einer Leerlaufstellung und einer Schlagstellung liegende Betriebsstellung aufweist, einer relativ zu dem Schlagbolzen (16) feststehenden Schmiermittelöffnung (56) zur Zuführung von Schmiermittel und mit einem Schmiermittelventil (16, 56) mit einer variablen Ventilstellung zur Schmiermitteldosierung. Es wird vorgeschlagen, daß die Ventilstellung des Schmiermittelventils (16, 56) von der Betriebsstellung des Schlagbolzens (16) und/oder des Werkzeugschafts (14) zwischen der Leerlaufstellung und der Schlagstellung abhängig ist.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Werkzeugaufnahme für eine Werkzeugmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus DE 198 05 187 A1 ist ein Bohrhammer mit einer derartigen Werkzeugaufnahme bekannt, die zur Aufnahme eines Werkzeugschafts eine zylindrische Aufnahmeöffnung aufweist. Der Werkzeugschaft wird hierbei in der Aufnahmeöffnung durch ein Verriegelungselement verriegelt. Während des Betriebs übt ein in axialer Richtung oszillierender Schlagbolzen Schläge auf den Werkzeugschaft aus. Die Verriegelung ermöglicht deshalb ein axiales Spiel des Werkzeugs, damit das Werkzeug den Schlägen des Schlagbolzens ausweichen und die Schläge auf das bearbeitete Werkstück übertragen kann.

Sowohl der Werkzeugschaft als auch die Aufnahmeöffnung unterliegen hierbei im Betrieb des Bohr- und/oder Schlaghammers erheblichen mechanischen Beanspruchungen, so daß zur Verringerung des Verschleißes eine Zwangsschmierung vorgesehen ist. Hierzu ist in der Wandung der Aufnahmeöffnung eine Schmiermittelöffnung vorgesehen, die aus einem Schmiermittelbehälter mit Schmiermittel versorgt wird. In der Schmiermittelöffnung ist hierbei ein Kugelventil angeordnet, das beim Einsetzen des Werkzeugs von dem Werkzeugschaft geöffnet wird, wodurch Schmiermittel in die Aufnahmeöffnung eintritt. Während des Betriebs verschließt das Kugelventil dagegen die Schmiermittelöffnung, so daß keine Schmierung erfolgt.

Aus DE 198 05 187 A1 ist es weiterhin bekannt, anstelle des Kugelventils andere Ventiltypen einzusetzen, wie beispielsweise ein temperaturabhängiges Ventil oder ein fliehkraftbetätigtes Ventil, um eine bedarfsgerechte Schmierung zu bewirken.

Schließlich ist aus DE 198 05 187 A1 eine Werkzeugaufnahme mit einer Zwangsschmierung bekannt, bei welcher der Schlagbolzen an seiner Stirnseite ein federbelastetes Schmiermittelventil aufweist, das sich jeweils beim Auftreffen auf den Werkzeugschaft öffnet, wobei Schmiermittel in die Aufnahmeöffnung abgegeben wird. Die Schmiermittelzuführung ist hierbei also teilweise in dem Schlagbolzen angeordnet und dadurch starken Erschütterungen ausgesetzt.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung umfaßt die allgemeine technische Lehre, bei einer Werkzeugaufnahme mit einem beweglichen Schlagbolzen (Döpper) und einer relativ zu dem Schlagbolzen feststehenden Schmiermittelöffnung das Schmiermittel in Abhängigkeit von der Betriebsstellung des Schlagbolzens und/oder des Werkzeugschafts zu dosieren, um während des Betriebs eine Zwangsschmierung zu erreichen.

Der im Rahmen der Erfindung verwendete Begriff einer feststehenden Schmiermittelöffnung ist allgemein zu verstehen und dient zur Abgrenzung gegenüber der eingangs beschriebenen bekannten Zwangsschmierung, bei der die Schmiermittelöffnung in der Stirnseite des beweglichen Schlagbolzens angeordnet ist, so daß die Schmiermittelzuführung im Betrieb erheblichen Erschütterungen ausgesetzt ist.

Die Schmiermitteldosierung erfolgt hierbei vorzugsweise durch Freigabe oder Absperren der Schmiermittelöffnung durch ein Schmiermittelventil, wobei die Freigabe bzw. Absperrung in Abhängigkeit von der Betriebsstellung des Werkzeugschafts oder in Abhängigkeit von der Betriebsstellung des Schlagbolzens erfolgt.

Auch der im Rahmen der Erfindung verwendete Begriff einer Betriebsstellung des Werkzeugschafts bzw. des Schlagbolzens ist allgemein zu verstehen und dient lediglich zur Abgrenzung von der eingangs erwähnten bekannten Werkzeugaufnahme, bei welcher der Werkzeugschaft nur beim Einstecken in die Aufnahmeöffnung das Schmiermittelventil öffnet, wohingegen im normalen Betrieb keine Schmierung erfolgt.

In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Schmiermitteldosierung in Abhängigkeit von der Betriebsstellung des Schlagbolzens, wobei der Schlagbolzen im Betrieb zwischen einer Leerlaufstellung und einer Betriebsstellung verschiebbar ist.

In dieser Ausführungsform ist die Schmiermittelöffnung vorzugsweise geöffnet, wenn sich der Schlagbolzen in der Leer laufstellung befindet, wohingegen die Schmiermittelöffnung vorzugsweise geschlossen ist, wenn sich der Schlagbolzen in der Schlagstellung befindet. Auf diese Weise wird jeweils beim Absetzen des Werkzeugs von dem Werkstück Schmiermittel zugeführt.

Es ist jedoch alternativ auch möglich, daß die Schmiermittelöffnung geöffnet ist, wenn sich der Schlagbolzen in der Betriebsstellung befindet, wohingegen die Schmiermittelöffnung geschlossen ist, wenn sich der Schlagbolzen in der Leerlaufstellung befindet. Auf diese Weise wird die Schmiermittelzuführung jeweils beim Absetzen des Werkzeug von dem Werkstück unterbrochen.

Darüber hinaus ist auch möglich, mehrere Schmiermittelöffnungen vorzusehen, die von dem Schlagbolzen in unterschiedlicher Weise angesteuert werden. Beispielsweise kann eine Schmiermittelöffnung jeweils in der Leerlaufstellung des Schlagbolzens geöffnet und in der Schlagstellung des Schlagbolzens geschlossen sein, wohingegen eine andere Schmiermittelöffnung jeweils in der Leerlaufstellung geschlossen und in der Schlagstellung geöffnet ist. Die eine Schmiermittelöffnung bewirkt hierbei also eine Leerlaufschmierung, während die andere Schmiermittelöffnung eine Schlagbetriebsschmierung bietet.

Vorzugsweise ist die Schmiermittelöffnung für die Leerlaufschmierung hierbei größer als die Schmiermittelöffnung für die Schlagbetriebsschmierung. während des Schlagbetriebs erfolgt hierbei also nur eine geringfügige Schmiermitteldosierung, wohingegen im Leerlauf nach dem Absetzen des Werkzeugs von dem bearbeiteten Werkstück eine größere Schmiermitteldosierung erfolgt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Freigabe bzw. Absperrung der Schmiermittelöffnung durch den Schlagbolzen, so daß der Schlagbolzen und die Schmiermittelöffnung ein Schmiermittelventil bilden. Hierbei ist der Schlagbolzen in einer Führungshülse verschiebbar, wobei die Schmiermittelöffnung in der Führungshülse angeordnet ist. Der Schlagbolzen bildet hierbei also vorzugsweise einen Kolben, der in der Führungshülse axial verschiebbar gelagert ist und die Schmiermittelöffnung absperrt bzw. freigibt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Schlagbolzen drei Abschnitte auf, die in axialer Richtung aneinander angrenzen. Der mittlere Abschnitt dient hierbei zur Steuerung des Schmiermittelventils, so daß der Außendurchmesser des Schlagbolzens in dem mittleren Abschnitt im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser der Führungshülse ist. Die beiden äußeren Abschnitte dienen dagegen zur Aufnahme eines Schlags von dem Schläger bzw. zur Weitergabe eines Schlags an den Werkzeugschaft. Der Außendurchmesser des Schlagbolzens ist deshalb in den beiden äußeren Abschnitten vorzugsweise kleiner als der Innendurchmesser der Führungshülse. Dies bietet den Vorteil, daß in den beiden äußeren Abschnitten des Schlagbolzens ein ringförmiger Spalt zwischen der Mantelfläche des Schlagbolzens und der Führungshülse frei bleibt, durch den Schmiermittel strömen kann.

Das Schmiermittel kann die in der Führungshülse angeordnete Schmiermittelöffnung wahlweise von innen nach außen oder von außen nach innen passieren.

Vorzugsweise wird das Schmiermittel jedoch innerhalb der Führungshülse zugeführt, während die in der Führungshülse angeordnete Schmiermittelöffnung an der Außenseite in einen Schmiermittelkanal übergeht, der in die Aufnahmeöffnung mündet, um den Werkzeugschaft bzw. den Schlagbolzen mit Schmiermittel zu versorgen.

Der Schmiermittelkanal kann hierbei beispielsweise axial in die Aufnahmeöffnung münden, so daß das zugeführte Schmiermittel zunächst auf die Stirnseite des in die Aufnahmeöffnung eingesteckten Werkzeugschafts trifft. Es ist jedoch auch möglich, daß der Schmiermittelkanal seitlich von außen in die Aufnahmeöffnung mündet, so daß das zugeführte Schmiermittel zunächst auf die Mantelfläche des Werkzeugschafts trifft.

Die Zuführung des Schmiermittels erfolgt vorzugsweise durch einen integrierten Schmiermittelbehälter, der beispielsweise in dem Getriebegehäuse der Werkzeugmaschine angeordnet sein kann. Eine weitere Möglichkeit der Schmiermittelzuführung besteht darin, daß die Versorgung direkt aus der Schmierung des Erzeugnisses erfolgen kann. Eine derartige Anordnung des Schmiermittelbehälters bietet zum einen den Vorteil, daß eine ausreichende Menge an Schmiermittel untergebracht werden kann. Zum anderen ermöglicht diese Anordnung des Schmiermittelbehälters vorteilhaft eine einfache Befüllung durch eine Knebelgriffbohrung in dem Getriebegehäuse.

Vorzugsweise ist der Schmiermittelbehälter durch einen Schmiermittelkanal mit dem Inneren der Führungshülse verbunden.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Schlagbolzen an seiner Außenseite mindestens ein Dichtelement auf, um die Schmiermittelöffnung zuverlässig abzudichten. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Schlagbolzen an seiner Außenseite mindestens zwei Dichtelemente aufweist, die so axial zueinander versetzt angeordnet sind, daß sich die in der Führungshülse angeordnete Schmiermittelöffnung in einer Betriebsstellung des Schlagbolzens axial zwischen den beiden Dichtelementen befindet. Hierbei können die beiden Dichtelemente die Schmiermittelöffnung also axial beidseitig abdichten.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen erfolgt eine Schmiermittelzuführung in der Regel nur in der Leerlaufstellung, wenn die Werkzeugmaschine von dem Werkstück abgesetzt ist und der Schlagbolzen seine Leerlaufstellung eingenommen hat. Während des Schlagbetriebs erfolgt dagegen in der Regel keine Schmiermittelzuführung, da sich der Schlagbolzen dann in der Schlagstellung befindet.

In einer Variante der Erfindung ist dagegen vorgesehen, daß auch während des Schlagbetriebs eine Schmiermittelzuführung erfolgt, wenn sich der Schlagbolzen in der Schlagstellung befindet. Hierbei erfolgt die Schmiermitteldosierung durch die Führungshülse des Schlagbolzens, wobei die Führungshülse von dem Schlagbolzen axial verschiebbar ist und die Schmiermittelöffnung in einer Axialstellung freigibt. Bei dieser Variante der Erfindung wird vorzugsweise die Tatsache ausge nutzt, daß der Schlagbolzen nach der Abgabe seines Impulses an den Werkzeugschaft einen entgegengerichteten B-Schlag von dem Werkzeugschaft erfährt. Der Impuls dieses B-Schlags wird von dem Schlagbolzen auf die Führungshülse übertragen, die sich daraufhin axial verschiebt und dabei die Schmiermittelöffnung freigibt. In dieser Variante der Erfindung erfolgt also in der Regel bei jedem Schlag eine Schmiermittelzuführung, so daß auch bei einem lang andauernden Schlagbetrieb mit kurzen Pausen eine ausreichende Schmierung gewährleistet ist.

Die Übertragung des B-Schlags von dem Schlagbolzen auf die Führungshülse kann beispielsweise durch eine Schulter erfolgen, die werkzeugseitig an der Führungshülse angebracht ist und vorzugsweise nach innen hervorragt. Bei der axialen Verschiebung des Schlagbolzens aufgrund des B-Schlags stößt der Schlagbolzen dann an die Schulter der Führungshülse an und nimmt diese dadurch in axialer Richtung mit. Anstelle einer Schulter kann die Mitnahme der Führungshülse während des B-Schlags auch durch andere Bauteile erreicht werden, die an der Führungshülse befestigt oder angeformt sind.

In dieser Variante der Erfindung ist vorzugsweise ein Federund/oder Dämpfungselement vorgesehen, das die Führungshülse nach der durch den B-Schlag verursachten Axialverschiebung wieder in ihre Ausgangsstellung zurückführt, um die Schmiermittelöffnung zu schließen. Hierzu eignet sich ein elastischer Ring, der beispielsweise als Gummiring ausgeführt sein kann. Der elastische Ring kann beispielsweise zwischen einem radial vorspringenden Bund der Führungshülse und einem Gegenlager angeordnet sein, so daß der elastische Ring während des B-Schlags durch die Axialverschiebung der Führungshülse zusammengedrückt wird. Nach der Impulsübertragung von dem Schlagbolzen auf die Führungshülse nimmt der elastische Ring dann wieder seine normale Form an und drückt die Führungshülse dadurch in ihre Ausgangsstellung.

In dieser Variante der Erfindung ist die Schmiermittelöffnung vorzugsweise an einer Stirnseite der Führungshülse angeordnet, wobei die Führungshülse die Schmiermittelöffnung vorzugsweise mit einer ihrer Stirnseiten verschließen kann. Die Führungshülse liegt deshalb in ihrer Ausgangsstellung vorzugsweise mit einer ihrer Stirnseiten an einem Dichtelement an, wobei es sich beispielsweise um einen Ring handeln kann. Falls sich die Führungshülse dann aufgrund des B-Schlags von dem Dichtelement abhebt, entsteht zwischen dem Dichtelement und der Führungshülse ein Spalt, durch den Schmiermittel zugeführt werden kann.

Zur Dosierung des Schmiermittels ist das Dichtelement vorzugsweise elastisch und weist mindestens eine Schmiermittelöffnung auf, die in der Ausgangsstellung der Führungshülse verschlossen ist und sich beim Abheben der Führungshülse von dem Dichtelement öffnet. Auf diese Weise wird erreicht, daß während eines B-Schlags nicht zuviel Schmiermittel zugeführt wird, da kein vollständiger Ringspalt freigegeben wird, sondern nur die Schmiermittelöffnung in dem Dichtelement. Bei der Schmiermittelöffnung kann es sich beispielsweise um eine Kerbe handeln, die in einem als Dichtelement verwendeten O-Ring angeordnet ist.

Es ist jedoch im Rahmen der Erfindung nicht erforderlich, daß die Schmiermittelöffnung in dem Dichtelement angeordnet ist, an dem die Führungshülse anliegt. Es ist vielmehr auch möglich, daß die Schmiermittelöffnung in der Führungshülse angeordnet ist und von dem Dichtelement freigegeben bzw. gesperrt wird.

Darüber hinaus ist es auch möglich, daß die Schmiermittelöffnung in der Mantelfläche der Führungshülse angeordnet ist, wobei das Schmiermittelventil als Schieberventil ausgebildet ist, indem das Schmiermittelventil in der Wandung der Führungshülse in Abhängigkeit von der Axialstellung der Führungshülse abgedichtet oder freigegeben wird.

Bei der vorstehend beschriebenen Variante der Erfindung mit einer axial verschiebbaren Führungshülse hängt die Ventilstellung des Schmiermittelventils ebenfalls von der Stellung des Schlagbolzens ab, da in der Leerlaufstellung des Schlagbolzens keine B-Schläge auf die Führungshülse übertragen werden und demzufolge auch keine Schmiermittelzuführung erfolgt. Die eigentliche Dosierung der Schmiermittelzufuhr erfolgt hierbei aber in Abhängigkeit von der Axialstellung der Führungshülse.

Darüber hinaus umfaßt die Erfindung eine Werkzeugmaschine mit der vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Werkzeugaufnahme. Besonders vorteilhaft läßt sich die erfindungsgemäße Werkzeugaufnahme bei einem Bohrhammer oder einem Meißelhammer einsetzen, jedoch ist die Erfindung nicht auf diese Typen von Werkzeugmaschinen beschränkt.

Zeichnungen Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

Es zeigen:

1a eine Seitenschnittansicht einer erfindungsgemäßen Werkzeugaufnahme ohne ein eingesetztes Werkzeug,

1b die Seitenschnittansicht aus 1a mit einem eingesetzten Werkzeug,

2 eine Detailansicht des gestrichelt umrandeten Bereichs in den 1a und 1b, 3 eine Teilansicht einer Werkzeugaufnahme in einer Querschnittsdarstellung,

4a, 4b Detailansichten eines Ausschnitts aus 3 sowie

5 einen Dichtring der Werkzeugaufnahme gemäß 3.

In den 1a und 1b ist eine Werkzeugaufnahme eines nicht näher dargestellten Bohrhammers dargestellt, die einen Aufnahmekörper 10 aufweist. Der Aufnahmekörper 10 bildet eine zentrale Aufnahmeöffnung 12, in die ein Einsteckende eines Werkzeugschafts 14 eines Bohrers bzw. Meißels einsetzbar ist, wie in 1b dargestellt ist. In die Aufnahmeöffnung 12 ragt maschinenseitig ein Schlagbolzen 16 (Döpper), der im Schlagbetrieb des Bohrhammers axiale Schläge auf den Werkzeugschaft 14 ausübt.
Die Werkzeugaufnahme ist in bekannter Weise mit einer Werkzeugverriegelung versehen, die ein im Beispielfall durch eine Kugel 18 gebildetes Verriegelungselement umfaßt, welches in einem Durchbruch 20 in dem Aufnahmekörper 10 angeordnet ist und in einer Verriegelungsstellung teilweise von außen in die Aufnahmeöffnung 12 hineinragt. Die Kugel 18 wird dabei durch eine konisch verjüngte Ausbildung der seitlichen Abmessungen des Durchbruchs 20 am vollständigen Eintauchen in die Aufnahmeöffnung 12 gehindert. Die Kugel 18 wird von einem Schließring 22 radial überdeckt, der mittels einer den Aufnahmekörper 10 umgreifenden Betätigungshülse 24 axial verschiebbar ist. Eine Feder 26 beaufschlagt den Schließring 22 mit einer axialen Kraft in Richtung auf die Verriegelungsstellung, in welcher der Schließring 22 die Kugel 18 radial überdeckt. Zwischen der Feder 26 und dem Schließring 22 ist ein Halteblech 28 angeordnet, das beim Einsetzen des Werkzeugschaftes 14 axial gegen die Federkraft zurückweicht. Der Schließring 22 muß daher lediglich zum Entriegeln des Werkzeugschaftes 14 betätigt werden.
Das werkzeugseitige Ende des Aufnahmekörpers 10 wird in bekannter Weise von einer Staubschutzkappe 30 abgedeckt, die bei eingesetztem Werkzeugschaft 14 an diesem anliegt und so verhindert, daß Bohrstaub in die Aufnahmeöffnung 12 eindringt.
Die Werkzeugaufnahme ist an ein Getriebegehäuse 32 des Bohrhammers anmontiert, wobei der Aufnahmekörper 10 innerhalb eines Führungsrohrs 34 des Bohrhammers angeordnet ist und mit dem Führungsrohr 34 eine Preßpassung bildet. Darüber hinaus wird der Aufnahmekörper 10 in dem Führungsrohr 34 durch einen Sicherungsring 36 axial fixiert.
Weiterhin ist ein Sicherungsring 38 vorgesehen, um eine in das Führungsrohr 34 eingesetzte Führungshülse 40 axial zu sichern, wobei der Schlagbolzen 16 in der Führungshülse 40 axial verschiebbar gelagert ist. Die Führungshülse 40 wird hierbei in dem Führungsrohr 34 durch den Sicherungsring 38 und durch einen weiteren Sicherungsring 42 axial fixiert.
Zwischen der Führungshülse 40 und dem Führungsrohr 34 des Bohrhammers ist eine Wellscheibe 44 angeordnet, die beispielsweise aus Kunststoff bestehen kann.
Neben der Wellscheibe 44 befindet sich ein Dichtungsring 46, der eine dämpfende und dichtende Funktion hat, wie noch näher beschrieben wird.
An dem maschinenseitigen Ende der Führungshülse 40 ist ferner eine herkömmliche Dämpfungsbuchse 48 bzw. Fangvorrichtung angeordnet.
Der Aufnahmekörper 10 weist an seiner Innenseite eine Stufe auf, in der ein Führungskörper 50 angeordnet ist, wobei der Führungskörper 50 einen axialen werkzeugseitigen Anschlag für den Schlagbolzen 16 bildet und damit die Schlagbolzenbewegung werkzeugseitig begrenzt.
Der Schlagbolzen 16 selbst besteht im wesentlichen aus drei axial aufeinander folgenden Abschnitt mit unterschiedlichen Außendurchmessern. Der mittlere Abschnitt des Schlagbolzens 16 wird in der Führungshülse 40 geführt, so daß der Außendurchmesser des Schlagbolzens 16 im mittleren Abschnitt im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser der Führungshülse 40 ist. In der äußeren Mantelfläche des Schlagbolzens 16 sind im mittleren Bereich zwei Dichtringe 52, 54 angeordnet, die einen Spalt zwischen dem Schlagbolzen 16 und der Führungshülse 40 in axialer Richtung abdichten. Die beiden axial äußeren Abschnitte des Schlagbolzens 16 weisen dagegen einen wesentlichen geringeren Außendurchmesser auf, so daß sich in diesen beiden Abschnitten ein ringförmiger Spalt zwischen dem Schlagbolzen 16 und der Führungshülse 40 bildet.
Darüber hinaus sind in der Führungshülse 40 mehrere radial verlaufende Schmiermittelöffnungen 56 angeordnet, wie insbesondere aus der Detaildarstellung in 2 ersichtlich ist. Die Schmiermittelöffnungen 56 dienen zur Schmiermittelzuführung aus einem Schmiermittelbehälter 58, der in dem Getriebegehäuse 32 angeordnet ist.
Im folgenden wird nun die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Werkzeugaufnahme beschrieben, wobei auf die vorstehende Beschreibung des strukturellen Aufbaus der Werkzeugaufnahme Bezug genommen wird.
In den 1a und 1b ist der Schlagbolzen 16 oberhalb der Symmetrielinie in einer Schlagstellung dargestellt, in welcher der Schlagbolzen 16 von einem Schlagkörper 60 des Bohrhammers axiale Schläge erfährt, die der Schlagbolzen 16 mit seiner werkzeugseitigen Stirnseite an den Werkzeugschaft 14 überträgt.
Unterhalb der Symmetrielinie ist der Schlagbolzen 16 in den 1a und 1b dagegen in einer Leerlaufstellung dargestellt, in welcher der Schlagbolzen 16 mit der werkzeugseitigen Flanke seines mittleren Abschnitts an dem Führungsring 50 anliegt, wobei der Führungsring 50 einen axialen Anschlag bildet. In der Leerlaufstellung des Schlagbolzens 16 wird der Schlagkörper 60 mit seinem freien Ende von der Dämpfungsbuchse 48 aufgenommen und gehalten, so daß der Schlagkörper 60 selbst keine Schläge mehr erfährt, wodurch in der Leerlaufstellung die Vibrationen verringert werden. Der Schlagbolzen 16 nimmt die Leerlaufstellung also dann ein, wenn der Bohrhammer von dem bearbeiteten Werkstück abgesetzt. Beim erneuten Ansetzen des Bohrhammers schiebt der Werkzeugschaft 14 dann den Schlagbolzen 16 axial in Richtung des Schlagkörpers 60, wobei das freie Ende des Schlagkörpers 60 aus der Dämpfungsbuchse 48 gedrückt wird.
In der Schlagstellung des Schlagbolzens 16 liegt der Dichtungsring 54 in axialer Richtung werkzeugseitig vor den Schmiermittelöffnungen 56, während der Dichtungsring 52 in axialer Richtung maschinenseitig hinter den Schmiermittelöffnungen 56 liegt, so daß die beiden Dichtungsringe 52, 54 die Schmiermittelöffnungen 56 in der Schlagstellung des Schlagbolzens 16 gegenüber dem Schmiermittelbehälter 58 abdichten, so daß in der Schlagstellung des Schlagbolzens 16 keine Schmierung erfolgt.
Im Gegensatz dazu befinden sich die Dichtungsringe 52, 54 in der Leerlaufstellung des Schlagbolzens 16 beide axial werkzeugseitig vor den Schmiermittelöffnungen 56, so daß Schmiermittel aus dem Schmiermittelbehälter 58 durch die Schmiermittelöffnungen 56 in den Zwischenraum zwischen der Führungshülse 40 und dem Führungsrohr 34 des Bohrhammers eintreten kann. Der Dichtring 46 dichtet den Zwischenraum zwischen der Führungshülse 40 und dem Führungsrohr 34 hierbei maschinenseitig ab.
Die Führungshülse 40 weist hierbei einen umlaufenden Bund 62 auf, wobei zwischen der Innenseite des Führungsrohrs 34 und dem Bund 62 ein Ringspalt verbleibt, durch den Schmiermittel axial hindurchströmen kann. Hierbei passiert das Schmiermittel einen offenen Bereich des Sicherungsrings 38 in axialer Richtung.
Das Schmiermittel erreicht auf diesem Weg den axial vor dem Sicherungsring 38 gelegenen Zwischenraum zwischen der Führungshülse 40 und dem Führungsrohr 34 und fließt dann zwischen der Führungshülse 40 und dem Aufnahmekörper 10 weiter axial in Richtung der Aufnahmeöffnung 12.
Beim Austritt aus dem Spalt zwischen der Führungshülse 40 und dem Aufnahmekörper 10 teilt sich der Schmiermittelfluß dann auf, wobei ein Teil des Schmiermittels innen an dem Führungskörper 50 vorbeifließt, während ein anderer Teil des Schmiermittels außen an dem Führungskörper 50 entlangfließt. Die beiden Schmiermittelströme vereinigen sich dann werkzeugseitig an der Vorderseite des Führungskörpers 50 und treten schließlich in die Aufnahmeöffnung 12 ein.
Im Betrieb des Bohrhammers erfolgt also eine Zwangsschmierung des Werkzeugschafts 14 und der Aufnahmeöffnung 12, wenn der Bohrhammer vorübergehend von dem bearbeiteten Werkstück abgesetzt wird, wobei der Schlagbolzen 16 die Leerlaufstellung einnimmt.
Besonders vorteilhaft ist hierbei, daß keine besondere Bedienung durch den Benutzer erforderlich ist, was insbesondere bei Geräten für den Heimwerkermarkt wichtig ist.
Darüber hinaus ermöglicht die Anordnung des Schmiermittelbehälters 58 in dem Getriebegehäuse 32 einen großen Schmiermittelvorrat.
Ferner ermöglicht die Anordnung des Schmiermittelbehälters 58 in dem Getriebegehäuse 32 eine einfache Schmiermittelbefüllung durch eine Knebelgriffbohrung in dem Getriebegehäuse 32.
Schließlich können die Schmiermittelöffnungen 56 in der Führungshülse 40 vorteilhaft mit engen Fertigungstoleranzen im Laserbohrverfahren hergestellt werden, wobei durch eine Variation von Größe, Anordnung und Anzahl der Schmiermittelöffnungen eine Schmiermitteldosierung möglich ist.
Das in den 3, 4a, 4b und 5 dargestellte Ausführungsbeispiel einer Werkzeugaufnahme stimmt weitgehend mit dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel überein, so daß zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird. Weiterhin werden im folgenden für entsprechende Bauteile entsprechende Bezugszeichen verwendet, die lediglich zur Unterscheidung durch ein Apostroph gekennzeichnet sind.
Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, daß die Schmiermittelzufuhr in die Aufnahmeöffnung 10' nicht nur dann erfolgt, wenn der Bohrhammer von dem Werkstück abgesetzt wird und der Schlagbolzen 16' die Leerlaufstellung einnimmt.
Vielmehr erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Werkzeugaufnahme auch während des Schlagbetriebs eine Schmiermittelzufuhr in die Aufnahmeöffnung 12', wenn sich der Schlagbolzen 16' in der Schlagstellung befindet.
Dies wird bei der erfindungsgemäßen Werkzeugaufnahme dadurch erreicht, daß die Schmiermitteldosierung durch die Führungshülse 40' erfolgt, die hierzu axial verschiebbar gelagert ist. Die Verschiebung der Führungshülse 40' erfolgt durch den Schlagbolzen 16', der nach seiner auf den Werkzeugschaft 14' gerichteten Schlagbewegung einen Gegenimpuls von dem Werkzeugschaft 14' erfährt, der auch als B-Schlag bezeichnet wird. Dieser B-Schlag führt zu einer Axialbewegung des Schlagbolzens 16' weg von dem Werkzeugschaft 14', wobei der Schlagbolzen 16' an einer Schulter 64 anschlägt, die an der Innenseite der Führungshülse 40' an ihrer dem Werkzeugschaft 14' abgewandten Seite angeformt ist. Bei diesem Anschlagen des Schlagbolzens 16' an der Schulter 64 der Führungshülse 40' wird die Führungshülse 40' axial mitgenommen und be wegt sich dabei aus ihrer Ausgangsstellung axial in eine Schmierstellung, in der Schmiermittel in die Aufnahmeöffnung 12' abgegeben wird, wie noch detailliert beschrieben wird.
Die Axialbewegung der Führungshülse 40' während des B-Schlags wird durch ein Feder- und Dämpfungselement 66 in Form eines Gummirings nahe der Schmierstellung abgefangen und dabei gedämpft. Hierzu weist die Führungshülse 40' an ihrer werkstückseitigen Stirnseite einen radial nach außen ragenden Bund 68 auf, an dem das Feder- und Dämpfungselement 66 anliegt. An der dem Bund 68 axial gegenüberliegenden Seite liegt das Feder- und Dämpfungselement 66 an einer Stirnseite einer Sinterlagerbuchse 70 an, so daß das Feder- und Dämpfungselement 66 bei einer Axialbewegung der Führungshülse 40' aus der Ausgangsstellung in die Schmierstellung axial zusammengedrückt wird. Zusätzlich zu der Dämpfung der Axialbewegung der Führungshülse 40' während des B-Schlags hat das Feder- und Dämpfungselement 66 auch die Aufgabe, die Führungshülse 40' nach dem B-Schlag wieder in die Ausgangsstellung zu bringen. Dies geschieht durch die Federkraft, die das während des B-Schlags komprimierte Feder- und Dämpfungselement 66 im komprimierten Zustand auf den Bund 68 der Führungshülse 40' ausübt und diese dadurch in Werkstückrichtung drückt.
In der in 4a dargestellten Ausgangsstellung des Schlagbolzens 16' liegt der Bund 68 der Führungshülse 40' an einem O-Ring 72 an, der in 5 in einer axialen Frontansicht dargestellt ist, wobei zwischen dem Bund 68 der Führungshülse 40' und dem O-Ring 72 eine im wesentlichen kreisringförmige Dichtfläche vorhanden ist, die verhindert, daß Schmiermittel zwischen dem O-Ring 72 und dem Bund 68 der Führungshülse 40' radial von außen in die Aufnahmeöffnung 12' eindringen kann.
In der in 4b gezeigten Schmierstellung der Führungshülse 40' ist die Führungshülse 40' dagegen leicht axial von dem O-Ring 72 abgehoben, wodurch eine radial verlaufende Schmiermittelöffnung 74 in dem O-Ring 72 freigegeben wird, so daß Schmiermittel radial von außen durch die Schmiermittelöffnung 74 in dem O-Ring 72 nach innen in die Aufnahmeöffnung 12' eindringen kann. Die kreisringförmige Dichtfläche zwischen dem O-Ring 72 und dem Bund 68 der Führungshülse 40' wird in der Schmierstellung der Führungshülse 40' jedoch nur dort unterbrochen, wo sich die Schmiermittelöffnung 74 in dem O-Ring 72 befindet, die hier als Kerbe in dem O-Ring 72 ausgeführt ist. Auf diese Weise wird die Schmiermittelzuführung 74 mengenmäßig auf den Querschnitt der Schmiermittelöffnung 74 begrenzt, so daß sich die Schmiermittelzufuhr durch einen Einsatz unterschiedlicher O-Ringe 72 mit verschiedenen Schmiermittelöffnungen 74 dosieren läßt.
Weiterhin ist zu erwähnen, daß der Schlagbolzen 16' in diesem Ausführungsbeispiel nur einen einzigen Dichtring 52' aufweist, der lediglich die Funktion hat, den Schmiermittelraum 58 werkstückseitig abzudichten, wohingegen die Schmiermitteldosierung bei diesem Ausführungsbeispiel nicht durch den Dichtring 52' des Schlagbolzens 16' erfolgt.
Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die eben falls von dem erfindungsgemäßen Gedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen.

Claims

Werkzeugaufnahme für eine Werkzeugmaschine, insbesondere für einen Bohrhammer und/oder einen Schlaghammer, mit einer Aufnahmeöffnung (12, 12') zur Aufnahme eines Werkzeugschafts (14, 14') sowie mit einem Schlagbolzen (16, 16'), wobei der Werkzeugschaft (14, 14') und/oder der Schlagbolzen (16, 16') im Betrieb eine zwischen einer Leerlaufstellung und einer Schlagstellung liegende Betriebsstellung aufweist, einer relativ zu dem Schlagbolzen (16, 16') feststehenden Schmiermittelöffnung (56, 74) zur Zuführung von Schmiermittel und mit einem Schmiermittelventil (16, 56, 68, 72) mit einer variablen Ventilstellung zur Schmiermitteldosierung, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilstellung des Schmiermittelventils (16, 56, 68, 72) von der Betriebsstellung des Schlagbolzens (16, 16') und/oder des Werkzeugschafts (14, 14') zwischen der Leerlaufstellung und der Schlagstellung abhängig ist.
Werkzeugaufnahme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmiermittelventil (16, 56) in der Leerlaufstellung des Schlagbolzens (16) geöffnet und in der Schlagstellung des Schlagbolzens (16) geschlossen ist.
Werkzeugaufnahme nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlagbolzen (16) in einer Führungshülse (40) verschiebbar ist, wobei die Schmiermittelöffnung (56) in der Führungshülse angeordnet ist (40).
Werkzeugaufnahme nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlagbolzen (16) drei axial hintereinander liegende Abschnitte aufweist, wobei der mittlere Abschnitt des Schlagbolzens (16) einen Außendurchmesser aufweist, der im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser der Führungshülse (40) ist, während der Außendurchmesser der beiden äußeren Abschnitte des Schlagbolzens (16) kleiner ist als der Innendurchmesser der Führungshülse (40).
Werkzeugaufnahme nach Anspruch 3 und/oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmiermittelöffnung (56) an der Außenseite der Führungshülse (40) in einen ersten Schmiermittelkanal übergeht, der in die Aufnahmeöffnung (12, 12') mündet.
Werkzeugaufnahme nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schmiermittelkanal im wesentlichen axial in die Aufnahmeöffnung (12) mündet.
Werkzeugaufnahme nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungshülse (40) innen in einen zweiten Schmiermittelkanal übergeht, der in einen Schmiermittelraum (58) mündet.
Werkzeugaufnahme nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Getriebegehäuse (32) vorgesehen ist, wobei der Schmiermittelraum (58) in das Getriebegehäuse (32)integriert ist.
Werkzeugaufnahme nach mindestens einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlagbolzen (16) an seiner Mantelfläche mindestens ein Dichtelement (52, 54) aufweist, um einen Spalt zwischen dem Schlagbolzen (16) und der Führungshülse (40) abzudichten.
Werkzeugaufnahme nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlagbolzen (16) an seiner Mantelfläche mindestens zwei Dichtelemente (52, 54) aufweist, die axial zueinander beabstandet sind, wobei sich die Schmiermittelöffnung (56) in der Führungshülse (40) in einer Betriebsstellung des Schlagbolzens (16) axial zwischen den beiden Dichtelementen (52, 54) befindet.
Werkzeugaufnahme nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Führungshülse (40') von dem Schlagbolzen (16') axial verschiebbar ist und die Ventilstellung des Schmiermittelventils (72, 68) von der axialen Stellung der Führungshülse (40') abhängig ist.
Werkzeugaufnahme nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur axialen Rückstellung der Führungshülse (40') in eine Ausgangsstellung ein Feder- und/oder Dämpfungselement (66) vorgesehen ist.
Werkzeugmaschine mit einer Werkzeugaufnahme nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche.