DE19737892A1 - Werkzeugaufnahme für ein Antriebsaggregat - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkzeugaufnahme für ein Antriebsaggregat, insbesondere eine elektrische Handbohrmaschine, nach dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene technische Maß­ nahmen bekannt, um ein Werkzeug, etwa ein rotatorisch be­ triebenes wie einen Bohrer oder ein Schraubbit, mit dem zu­ gehörigen Antriebsaggregat - der Bohrmaschine oder dem Ak­ kuschrauber - zu verbinden. So existieren neben dem kon­ ventionell Dreibacken-Bohrfutter auch ein Dreibacken- Schnellspannfutter oder ein speziell für Pneumatikschlag­ bohrmaschinen vorgesehenes Schnellspannfutter.

In der täglichen Praxis für einen Benutzer, etwa beim mobi­ len Einsatz in Handwerks-, Kunden- und Industriebetrieben, sind jedoch oftmals mehrere verschiedene Arbeitsgänge nach­ einander durchzuführen, die das Auswechseln des jeweils be­ nutzten Werkzeuges erfordern: So sind etwa zum Anbringen eines Wandspiegels drei maschinelle, aufeinanderfolgende Arbeitsgänge notwendig: Das Vorbohren erfolgt mit einem er­ sten Bohrer geringeren Durchmessers, das endgültige Bohr­ loch wird dann mit einem zweiten, dickeren Bohrer durch Aufbohren des ersten Bohrloches hergestellt. Nach dem Ein­ setzen eines Dübels wird dann eine Schraube eingedreht, was etwa mittels eines weiteren Schraubereinsatzes oder einer gesonderten Vorrichtung - z. B. einem Akkuschrauber - er­ folgen kann.

Insgesamt wären also bis zu drei zeitaufwendige Umspann- bzw. Montagevorgänge notwendig, wobei in der Praxis am Ein­ satzort häufig noch die Suche nach einem geeigneten Bohrer oder Werkzeugeinsatz in einer Werkzeugkiste dazukommt.

Insbesondere unter Gesichtspunkten eines rationellen, zeitoptimierten Arbeitseinsatzes sind daher die bisherigen Einzellösungen unbefriedigend und verbesserungsbedürftig.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Werk­ zeugaufnahme für ein Antriebsaggregat wie eine elektrische Handbohrmaschine od. dgl. zu schaffen, die den Werkzeug­ wechsel im Einsatz vereinfacht und beschleunigt, und die insbesondere auch eine bessere Ablauforganisation des Ar­ beitseinsatzes ermöglicht.

Die Aufgabe wird durch die Werkzeugaufnahme mit den Merkma­ len des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhaft ermöglichen dabei die Kammern zur Aufnahme der Werkzeugeinsätze nicht nur ein rasches, positionsgenaues und sauberes Wechseln der Werkzeuge; darüber hinaus können die benötigten Werkzeuge bereits in der vorgesehenen Rei­ henfolge angeordnet werden, so daß Ordnung und Planbarkeit der Arbeit beträchtlich unterstützt werden.

Auch befinden sich auf die erfindungsgemäß vorgesehene Weise jeweils nicht in einer aktuellen Benutzungsposition stehende Werkzeugeinsätze im Inneren des Gehäuses, ge­ schützt sowohl hinsichtlich Verschmutzung von außen als auch möglicher Verletzungsgefahr durch die Werkzeuge selbst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Un­ teransprüchen beschrieben.

So ist besonders bevorzugt erfindungsgemäß vorgesehen, daß das Gehäuse trommelartig ausgeführt ist, wobei als "Trommel" im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung nicht nur eine zylindrische Gehäuseform gemeint ist, son­ dern nahezu beliebige, geeignete Querschnitte möglich sind, etwa auch quadratische oder Querschnitte regelmäßiger Viel­ ecke höherer Ordnung.

Besonders bevorzugt ist die erfindungsgemäße Werkzeugauf­ nahme durch manuelle Betätigung, nämlich die Verschiebung und die Drehung, zum Wechseln der Werkzeughalter bedienbar, wobei alternativ die Betätigung auch - etwa mittels eines motorischen Antriebs - automatisiert werden könnte.

Besonders bevorzugt rastet zudem in der Eingriffsstellung der Werkzeughalter in das Ende der Antriebswelle ein, so daß insoweit für einen sicheren Betrieb gesorgt ist, und darüber hinaus ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß durch die - bevorzugt manuelle - Betätigung des Aufnahmegehäu­ ses eine solche Verriegelung automatisch gelöst werden kann.

Weiter bevorzugt ist die erfindungsgemäße Werkzeugaufnahme abnehmbar an dem Antriebsaggregat befestigt, so daß etwa bei besonders komplexen Aufgaben eine Mehrzahl von jeweils geeignet bestückten Aufnahmen vorgesehen sein kann.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der erfindungs­ gemäßen Werkzeugaufnahme für ein Antriebsaggregat ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbei­ spielen sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in

Fig. 1 eine Perspektivansicht auf die erfindungsgemäße Werkzeugaufnahme gemäß einer ersten, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung als Vierfach-Bohr­ kopf für eine Bohrmaschine;

Fig. 2 eine seitliche Schnittansicht der Darstellung ge­ mäß Fig. 1;

Fig. 3 eine seitliche Schnittansicht der Ausführungsform gemäß Fig. 1 bei herausgezogener Aufnahmetrommel;

Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV in Fig. 2;

Fig. 5 eine Ausschnittsvergrößerung des Werkzeughalters gemäß Umrandung A in Fig. 2 und

Fig. 6 eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie VI-VI in Fig. 5.

Die erfindungsgemäße Werkzeugaufnahme gemäß erstem, bevor­ zugtem Ausführungsbeispiel ist als Aufnahmetrommel 10 rea­ lisiert, die an einem antriebsseitigen Ende einer Bohrma­ schine 12 abnehmbar befestigt ist.

Wie in der Fig. 1 gezeigt, weist die Werkzeugaufnahme 10 einen Maschinenansatz 14 zur Verbindung mit der Bohrma­ schine 12 auf, an welchen sich ein zylindrisches Gehäuse 16 anschließt. Dieses wird an seinem eingriffsseitigen Ende von einem Gehäusedeckel 18 verschlossen, der neben einer Öffnung 20 für einen im dargestellten Beispiel ein zu ver­ wendendes Werkzeug repräsentierenden Bohrer 22 eine mittige Führungsöffnung 24 für einen Zentrier- bzw. Führungssporn 26 aufweist.

Die Schnittansichten der Fig. 2 bzw. 3 verdeutlichen nä­ here, konstruktive Details der Werkzeugaufnahme gemäß die­ ser ersten, bevorzugten Ausführungsform.

So ist das Gehäuse mit dem Deckel 18 sowie einem diesem ge­ genüberliegenden Gehäuseendstück 28 entlang des Führungs­ sporns 26 axial verschieblich in einer Hülse 30 geführt, die fest mit dem Maschinenansatz 14 verbunden ist. Auch weist der Maschinenansatz 14 ein Paar von Verriegelungsele­ menten 32 auf (in der Fig. 1 aus Vereinfachungsgründen nicht gezeigt), die in zugehörige Eingriffsabschnitte des Gehäuseendstücks 28 eingreifen und zum Ver- bzw. Entriegeln der Gehäusetrommel 16 in seiner Eingriffs- bzw. Betriebspo­ sition (Fig. 2) bzw. in der herausgeschobenen Wechselposi­ tion (Fig. 3) ausgebildet sind.

Die Bewegungsrichtung entlang der Führungshülse 30 ist durch den Pfeil 34 in Fig. 3 angedeutet; im ausgefahrenen Zustand des Gehäuses 16 der Fig. 3 befindet sich das Werk­ zeug 22 vollständig im Inneren des Gehäuses 16, ist mit dem ihm zugeordneten Werkzeughalter 36 vollständig von einer Antriebswelle 38 der Bohrmaschine 12 entkoppelt und kann um die durch den Führungssporn 26 gebildete Achse gedreht wer­ den, so daß etwa ein in den Fig. 2 und 3 unten gezeigter, weiterer Werkzeughalter 40 mit einem Schraubendrehereinsatz 42 nach einer entsprechenden Rotation des Gehäuses 16 mit der Antriebswelle 38 über einen Eingriffs- bzw. Verzah­ nungsabschnitt 44 gekoppelt werden kann.

Die Schnittansicht der Fig. 4 entlang der Schnittlinie IV-IV in Fig. 2 zeigt den Aufbau des Gehäuses 16: Im darge­ stellten Ausführungsbeispiel sind insgesamt vier kreisför­ mige Aufnahmen (Kammern) 37 für Werkzeughalter 36, 40 vorge­ sehen, wobei stets der in der Fig. 4 oberste mit der An­ triebswelle 38 in Eingriff tritt. Der im Querschnitt qua­ dratisch ausgebildete Führungssporn 26 sorgt diesbezüglich neben einer exakten Bohrkopfführung auch für eine gewisse Rastwirkung beim Werkzeugwechsel, um ein genaues Wechseln der jeweils zugehörigen Einsätze zu gewährleisten.

Unter Bezug auf die Fig. 5 und 6 wird nachfolgend Aufbau und Funktionsweise eines Werkzeughalters 36, 40, wie in Fig. 2 durch den Ausschnitt A bezeichnet, weiter im Detail beschrieben.

Der Werkzeughalter 36 weist ein Einsatzgehäuse 46 auf, wel­ ches einends zum Einstecken des Werkzeugs 22 vorgesehen ist; eine Fixierung des Werkzeugs in Drehrichtung wird durch mantelseitig in den Bohrer 22 eingreifende, stegför­ mige Federn 48 erreicht.

Anderenends weist der Werkzeugeinsatz 36 einen Eingriffsab­ schnitt 50 auf, der zum Zusammenwirken mit dem Verzahnungs­ abschnitt 44 der Antriebswelle 38 eine Innenverzahnung 52 besitzt.

Mittels zweier, schwenkbar gelagerter Riegelelemente 54, die gegen einen Gummi-Federring 56 wirken, ist der Werk­ zeughalter 36, wie in der Fig. 5 gezeigt, lösbar am Ende der Antriebswelle 38 arretiert. Die Riegelelemente 54 grei­ fen nämlich in zugehörige Nuten des endseitigen Vertei­ lungsabschnitts 44 der Welle 38 ein und werden durch Vor­ spannung des Federrings 56 in dieser Position gehalten.

Das Lösen dieser Halteeinrichtung wird beim Vorschieben des Bohrkopfes durch eine in der Fig. 5 durch die gestrichelte Linie angedeutete, konische Aufnahme im Gehäuseendstück 28 erreicht: Beim Vorschieben des Gehäuses 16 in die in der Fig. 5 (bzw. Fig. 3) gezeigte Endposition wirkt das konisch zu einem Kragen 58 zulaufende Endstück auf das Paar von Riegelelementen 54 und bewegt Eingriffsabschnitte der Rie­ gelelemente aus ihrer Rastposition in der Nut der Antriebs­ welle. Gleichzeitig wird der Werkzeughalter 36 in dem ko­ nusförmigen Abschnitt des Gehäuseendstücks 28 gehalten.

Im Ergebnis entsteht dann der in der Fig. 3 gezeigte, gelö­ ste Zustand, in welchem etwa durch Rotation des trommelför­ migen Gehäuses ein weiterer Werkzeughalter (Einsatz) auf die Antriebswelle 38 ausgerichtet und dann durch Zurück­ führen der Trommel mit dieser kraftschlüssig verbunden wer­ den kann, wobei die endseitige Verzahnung 44 in die Innen­ verzahnung 52 des Eingriffsabschnittes 50 eingreift. Die Riegelelemente 54 rasten entsprechend, wie in Fig. 5 ge­ zeigt, in die Nut der Antriebswelle ein.

Durch das darauffolgende Zurückschieben des trommelförmigen Gehäuses wird dann das am Ende der Antriebswelle sitzende, neue Werkzeug durch die Öffnung 20 im Gehäusedeckel 18 ge­ führt und steht für den Betrieb zur Verfügung.

Sowohl im Bereich der Deckelöffnung 20 als auch um die Füh­ rungsöffnung 24 herum sind im Gehäusedeckel Dichtringe 60 vorgesehen, um das Eindringen von Staub, Feuchtigkeit oder sonstiger Verschmutzung in den Wechselkopf zu verhindern.

Zum Wechseln bzw. Austauschen der - in der gezeigten Aus­ führungsform maximal vier möglichen - Werkzeugeinsätze wird der Gehäusedeckel abgenommen, und mit einem auf einen Werkzeughalter 36 aufzusteckenden Werkzeugschlüssel kann mittels einer Drehung der Haltemechanismus entriegelt wer­ den, um die Einsätze zu wechseln (vgl. Fig. 6).

Auf die beschriebene Weise ist es somit möglich, in dem dargestellten Trommelmagazin mit vier Aufnahmekammern für Rohr-, Schraub- oder sonstige Werkzeugeinsätze Werkzeuge für bis zu vier verschiedene Arbeitsgänge vorzusehen, die nacheinander lediglich durch Drehung der Trommel mit der Antriebswelle gekoppelt werden können, ohne daß darüber hinausgehende Montage- oder Wechselvorgänge erforderlich sind.

Da lediglich eine der vier Aufnahmen (Aufnahmekammern) für die Werkzeugeinsätze mit der Antriebswelle gekoppelt ist und das aktuell im Einsatz befindliche Werkzeug enthält, kann der Bohrkopf mit den drei übrigen Kammern fest und nicht-rotierend mit dem Bohrmaschinenkörper verbunden sein.

Zum Wechseln der Einsätze wird - vgl. insbesondere die Darstellungen der Fig. 2 und 3 - das durch das Gehäuse 16 gebildete Magazin durch Drücken der Verriegelungselemente 32 entriegelt und in Pfeilrichtung 34 rechts verschoben. In der vorbeschriebenen Weise wird der aktuell im Eingriff be­ findliche Werkzeugeinsatz von der Antriebswelle 38 abgezo­ gen, woraufhin dieser dann durch eine Viertel- oder Halb­ drehung verschoben und ein weiterer Werkzeugeinsatz auf die Antriebswelle ausgerichtet werden kann. Das darauffolgende Zurückschieben des Gehäuses 16 in Pfeilrichtung 34 links führt dann dazu, daß dieser neue Einsatz mit der Antriebs­ welle 38 drehfest verbunden wird und mittels der in Fig. 5 gezeigten Verriegelung rastend gehalten wird. Beim voll­ ständigen Zurückschieben des Gehäuses 16 rastet zudem die­ ses wieder unter die Verriegelungselemente 32 ein.

Vorteilhaft ist somit etwa im Rahmen der Erfindung ein ein­ facher, im Kundendienst- oder Industrieeinsatz zeit- und kostensparender Weg zum Wechseln von Werkzeugen an Handma­ schinen oder vergleichbaren Antriebsaggregaten geschaffen, der die Bedienungsnachteile herkömmlicher Elektrowerkzeuge überwindet. Auch wird es vorteilhaft insbesondere möglich, zwei oder mehrere Elektrowerkzeuge - etwa eine Bohrma­ schine und einen Akkuschrauber - durch die erfindungsge­ mäße Vorrichtung dergestalt zu ersetzen, daß nur noch ein gemeinsames Antriebsaggregat mit zwei Werkzeugeinsätzen notwendig ist. Entsprechendes gilt für weitere, zusätzlich zu benutzende Werkzeuge.

Darüber hinaus wird vorteilhaft sichergestellt, daß sich im Nicht-Gebrauch sämtliche Werkzeuge im zurückgeschobenen, geschützten Zustand im Gehäuseinneren der Trommel befinden, so daß diese nicht nur vor Schmutz oder Beschädigungen geschützt sind, sondern auch bei einem Transport etwa in einer Arbeitshosentasche keine Verletzungsgefahr mit sich bringen.

Grundsätzlich ist es also möglich, durch geeignete Bestückung der erfindungsgemäßen Werkzeugaufnahme entspre­ chend vorzunehmender Arbeitsschritte die notwendigen Werk­ zeuge - in der vorgesehenen Reihenfolge - als bestückte Gehäusetrommel vorzusehen, die dann lediglich im Einsatz vor Ort mit einer Bohrmaschine od. dgl. als Antriebsaggre­ gat verbunden wird. Zusätzlich vorteilhaft dürfte in einem solchen Fall auch das praktisch oftmals notwendige Suchen nach Werkzeugen entfallen.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt; so ist es insbesondere mög­ lich, die erfindungsgemäße Werkzeugaufnahme mit beliebigen, weiteren Antriebsaggregaten, auch stationär, vorzusehen, wie etwa im Zusammenhang mit Werkzeugmaschinen. Auch ist die erfindungsgemäße Werkzeugaufnahme nicht auf die gezeig­ ten vier, jeweils um 90° rotatorisch versetzten Werkzeugeinsätze beschränkt; vielmehr liegt es je nach vor­ gesehenem Einsatzzweck und aufzunehmenden Werkzeugen im Er­ messen des Fachmannes, eine geeignete Mehrzahl von Kammern für Werkzeugeinsätze vorzusehen.

Auch ist es weiterbildungsgemäß möglich, die Gehäusewand der Gehäusetrommel 16 aus einem durchsichtigen Material, etwa Plexiglas, auszubilden, so daß der Bediener stets über in den Magazinen befindliche Werkzeuge orientiert ist und gezielt ein neues Werkzeug auswechseln kann. Auch wäre es alternativ möglich, in einer ansonsten lichtdichten Trommel entsprechende Sichtfenster vorzusehen.

Auch ist es erfindungsgemäß möglich, alternative Rast- und/oder Kupplungsmechanismen zwischen Antriebswelle und Werkzeughalter vorzusehen, und das Gehäuse entsprechend den notwendigen Bedienungsvorgängen ergonomisch günstig auszu­ gestalten.

Claims (10)

1. Werkzeugaufnahme für ein Antriebsaggregat (12), ins­ besondere eine elektrische Handbohrmaschine, mit ei­ nem zum lösbaren, kraftschlüssigen Verbinden eines Werkzeugs (22) mit einer Antriebswelle (38) des An­ triebsaggregat (12) vorgesehenen Werkzeughalter (36), dadurch gekennzeichnet, daß zum Verbinden mit einem unbeweglichen, an­ triebsseitigen Endabschnitt des Antriebsaggregats (12) ein Aufnahmegehäuse (16, 18, 28) mit einer Mehr­ zahl von Aufnahmekammern vorgesehen ist, die zum Auf­ nehmen jeweils eines mit einem Werkzeug (22) verbun­ denen Werkzeughalters (36) ausgebildet sind, und das Aufnahmegehäuse so drehbar um eine zur An­ triebswelle (38) parallele Achse (26) und entlang dieser verschiebbar ausgebildet ist, daß ein jeweili­ ger, in einer der Mehrzahl von Aufnahmekammern gehal­ tener Werkzeughalter (36) in einer Eingriffsstellung kraftschlüssig mit der Antriebswelle (38) verbindbar sowie durch Betätigung des Aufnahmegehäuses gegen ei­ nen weiteren Werkzeughalter (40) in einer weiteren Aufnahmekammer auswechselbar ist.

2. Werkzeugaufnahme nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Aufnahmegehäuse als Trommel ausge­ führt ist und die Antriebswelle (38) in der Ein­ griffsstellung in eine der Aufnahmekammern der Trom­ mel eingreift.

3. Werkzeugaufnahme nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Trommel mantel- und frontseitig ge­ schlossen ist und zum Herausführen des in der Ein­ griffsstellung mit der Antriebswelle (38) verbundenen Werkzeugs (22) eine Öffnung (20) aufweist.

4. Werkzeugaufnahme nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Trommel mantelseitig aus durch­ sichtigem Material hergestellt oder mit durchsichti­ gen Fenstern versehen ist.

5. Werkzeugaufnahme nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel zwischen zwei und acht, in gleichmäßigen Abständen radial um die parallele Achse angeordnete Aufnahmekammern aufweist.

6. Werkzeugaufnahme nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Länge der Trommel in Richtung der parallelen Achse an die Länge eines längsten, mit einem Werkzeughalter verbundenen Werk­ zeugs, insbesondere eines Bohrers, angepaßt ist.

7. Werkzeugaufnahme nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel um die paral­ lele Achse so rastend drehbar ausgebildet ist, daß eine jeweilige Rastposition das Verbringen eines der Werkzeughalter in eine Eingriffsstellung mit der An­ triebswelle durch eine Verschiebebewegung der Trommel ermöglicht.

8. Werkzeugaufnahme nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeughalter in der Eingriffsstellung lösbar mit einem endseitigen Ver­ zahnungsabschnitt (44) der Antriebswelle (38) ver­ bindbar ist und eine Rasteinrichtung (54) für die Verbindung mit der Antriebswelle (38) aufweist, die durch eine Verschiebebewegung des Aufnahmegehäuses lösbar ausgebildet ist.

9. Werkzeugaufnahme nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rasteinrichtung durch eine Mehrzahl von gegen die Wirkung eines Kraftspeichers (56) vor­ gespannten Schwenkelementen (54) realisiert ist, die durch die Verschiebebewegung über einen Eingriffsab­ schnitt des Gehäuses betätigbar sind.

10. Werkzeugaufnahme nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufnahmegehäuse ab­ nehmbar an dem Endabschnitt des Antriebsaggregats be­ festigbar ausgebildet ist.