DE19749835A1

DE19749835A1 - Schnellwechselanschluß für Bohrmaschinenwerkzeuge, insbesondere für Kernbohrmaschinenwerkzeuge (Bohrkronenschnellverschluß)

Info

Publication number: DE19749835A1
Application number: DE1997149835
Authority: DE
Inventors: Ulrich Verweyen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-11-11
Filing date: 1997-11-11
Publication date: 1999-05-20
Also published as: WO1999024200A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Schnellwechselanschluß für Bohrmaschinenwerkzeuge, insbesondere für Kernbohr maschinenwerkzeuge, die auch Bohrkronen genannt werden. Dabei werden auch Werkzeuge umfaßt, die zum Naßbohren und Trockenbohren mit Staubabsaugung geeignet sind. Der Schnellwechselanschluß besteht aus einem mit dem Werkzeug, insbesondere Bohrer, verbindbaren Anschlußzapfen mit einer zylindrischen Außenfläche, mit darin eingeformten axial verlaufenden Zähnen und mit einem Konus am maschinen seitigen Ende und aus einem rohrförmigen Werkzeughalter mit axial verlaufenden Nuten, in die die Zähne des Anschlußzapfens eingreifbar sind. Der Werkzeughalter weist Verriegelungselemente, z. B. Kugeln oder Rastbolzen, auf, die in entsprechende Ausnehmungen des Anschlußzapfens eingreifbar sind.

Derartige Schnellwechselanschlüsse werden insbesondere bei von gewerblichen Anwendern eingesetzten Kernbohrmaschinen verwendet, welche hohen Beanspruchungen ausgesetzt sind. Wichtig ist dabei, daß man schnell eine gute Zentrierung des Werkzeugs gegenüber der Motor- bzw. Getriebewelle und ein leichtes Lösen der Bohrkrone erreicht.

Bei einem bekannten Schnellwechselanschluß wird das Werk zeug folgendermaßen mit der Bohrmaschine verbunden. Eine am Werkzeughalter außen aufgeschraubte Hülse wird soweit abgeschraubt, bis die von einer innerhalb der Hülse ange ordneten Druckfeder belasteten Verriegelungselemente freigegeben werden, so daß der Anschlußzapfen des Werk zeugs in den Werkzeughalter eingeschoben werden kann. Danach wird die Hülse wieder aufgeschraubt, und die genannte Feder drückt die Verriegelungselemente in die entsprechenden Ausnehmungen des Anschlußzapfens, so daß das Werkzeug gegen ein Herausfallen aus dem Werkzeughalter gesichert ist. Das Verschrauben der Hülse ist notwendig, um auf die Verriegelungselemente eine hohe Radialkraft zur Unterstützung der Zentrierung des Bohrwerkzeuges aufzu bringen.

Nachteilig in diesem Stand der Technik sind der Zeitauf wand zum An- und Abschrauben der Hülse des Werkzeughalters und das in der Praxis oft auftretende Festziehen des Hülsengewindes beim Bohrvorgang, so daß sich die Hülse nur mit zusätzlichem Werkzeug (Hammer, Zangen) lösen läßt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Schnellwechselanschluß der eingangs genannten Art zu ent wickeln, der eine gute Zentrierung auch bei einer hohen Beanspruchung der Bohrmaschine und dennoch ein erheblich schnelleres Auswechseln der Werkzeuge erlaubt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die zylindrische Außenfläche des Anschlußzapfens aus zwei ringförmigen Zonen besteht und daß zumindest die werk zeugseitige Zone auf Passung mit der entsprechenden hohlzylindrischen Zone des Werkzeughalters gearbeitet ist.

Die Gleichheit ("Passung") von Außendurchmesser der Außen fläche des Anschlußzapfens und von Innendurchmesser der entsprechenden hohlzylindrischen Zone des Werkzeughalters ermöglicht auch bei einer starken Beanspruchung der Bohr maschine eine ausreichende Zentrierung, ohne daß es not wendig wäre, daß die Verriegelungselemente zur Zentrierung beitragen. Dadurch ist es nicht mehr erforderlich, eine aufschraubbare Hülse am Werkzeughalter vorzusehen, denn die auf die Verriegelungselemente auszuübenden Kräfte können jetzt bedeutend geringer sein. Beim Auswechseln des Werkzeuges braucht daher die Hülse am Werkzeughalter nur einfach zurückgezogen werden, so daß der Anschlußzapfen des Werkzeugs in den Werkzeughalter eingeführt werden kann. Danach läßt man einfach die Hülse zurückschnappen, so daß die Verriegelungselemente in die Ausnehmungen des Anschlußzapfens eingreifen und das Werkzeug gegen ein Herausfallen aus dem Werkzeughalter sichern. Die erheb liche Zeiteinsparung ist offensichtlich.

Aufgrund des äußerst geringen bzw. nicht vorhandenen Spiels zwischen den genannten Zonen müssen diese schmutz frei sein. Die Säuberung der Zonen wird dadurch erleich tert, daß die werkzeugseitige Zone des Werkzeughalters von außen gut zugänglich ist.

Weiterhin wird vorgeschlagen, daß die werkzeugseitige Zone der zylindrischen Außenfläche des Anschlußzapfens eine Fertigungstoleranz von höchstens 0,05 mm, insbesondere von höchstens 0,03 mm aufweist. Das gleiche gilt für die werk zeugseitige Zone der entsprechenden zylindrischen Innen fläche des Werkzeughalters.

Von Vorteil ist es außerdem, wenn die andere, am Konus angrenzende Zone der zylindrischen Außenfläche des Anschlußzapfens auf Spiel gegenüber der entsprechenden hohlzylindrischen Zone des Werkzeughalters gearbeitet ist, wobei das Spiel insbesondere 0,5 bis 1,5 mm beträgt. Einerseits stören in diesem, schwerer zugänglichen Bereich vorhandene Schmutzpartikel nicht. Zum anderen werden beim Einsetzen des Anschlußzapfens in den Werkzeughalter die eventuell noch vorhandenen Schmutzpartikel aus den auf Passung gearbeiteten Zonen in den inneren Bereich des Werkzeughalters geschoben, wo sie aufgrund des dort vor handenen Spiels zwischen Werkzeughalter und Anschlußzapfen ebenfalls nicht stören.

Ein weiterer Vorteil liegt in der Erleichterung für den Benutzer beim Einführen des Anschlußzapfens in den Werk zeughalter.

In einer weiteren wichtigen und vorteilhaften Ausgestal tung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß am Konus des Anschlußzapfens eine umlaufende Nut zur Aufnahme eines elastischen Dichtungsrings, insbesondere eines O-Rings, vorgesehen ist. Einerseits dient der Dichtungsring zur Abdichtung im Falle einer zentralen, axial verlaufenden Wasserzuführung von der Bohrmaschine durch den Schnell wechselanschluß zum Werkzeug. Ein weiterer, ebenfalls sehr wichtiger Vorteil eines derartigen Dichtungsringes liegt in der Unterstützung der Zentrierung des Werkzeugs, denn eventuell vorhandene Toleranzen werden durch den elastischen Ring ausgeglichen. Auch bei einer trockenen Arbeitsweise ist ein derartiger Dichtungsring also von Vorteil.

Zur weiteren Verbesserung der Zentrierung des Bohrwerk zeugs wird vorgeschlagen, daß das zulaufende Ende des Konus des Anschlußzapfens zylindrisch ausgebildet und ins besondere auf Passung mit einem entsprechenden zylin drischen Abschnitt des Innenkonus des Werkzeughalters gearbeitet ist.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Werkzeughalter entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Seitenansicht eines zur Verwendung mit dem Werkzeughalter nach Fig. 1 vorgesehenen Anschlußzapfens,

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Anschlußzapfen nach Fig. 1 in Richtung des Pfeils 1 in Fig. 2,

Fig. 4 einen Längsschnitt durch einen Werkzeughalter nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 5 eine Draufsicht auf ein Anschlußstück für den Werkzeughalter nach Fig. 4 zur Staubabsaugung und

Fig. 6 einen Längsschnitt durch ein Anschlußstück für den Werkzeughalter nach Fig. 4 zur Wasser zufuhr.

In allen Zeichnungen haben gleiche Bezugszeichen die gleiche Bedeutung und werden daher gegebenenfalls nur ein mal erläutert.

Der in Fig. 1 im Längsschnitt dargestellte Werkzeughalter besteht im wesentlichen aus einem rohrförmigen Hauptteil 2 und einem äußeren, hülsenförmigen Schiebering 3. Ein Innengewinde 4 ermöglicht das Anschrauben des Werkzeug halters an ein entsprechendes Außengewinde der nicht dar gestellten Motor- bzw. Getriebewelle der Bohrmaschine. Die Innenseite des rohrförmigen Hauptteils 2 weist an dem werkzeugseitigen Ende einen Konus 5, Zähne 6 und zwischen den Zähnen 6 angeordnete Nuten 7 zur Drehmomentübertragung von der Bohrmaschine auf das Werkzeug auf. Der Konus 5 geht an seinem zulaufenden Ende in einen zylindrischen Abschnitt 21 über.

Der Schiebering 3 dient zur Ver- und Entriegelung der Ver riegelungselemente, die in diesem Fall als Kugeln 8 aus gebildet sind. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind zwei Kugeln 8 vorgesehen, von denen in Fig. 1 nur eine dar gestellt ist. Die Kugeln liegen innerhalb einer Bohrung im rohrförmigen Hauptteil 2 ein und können in an sich bekannter Weise zum Entriegeln durch axiales Verschieben des Schieberings 3 entgegen der Kraft einer Druckfeder 9 in Richtung des Pfeils 10 radial nach außen bewegt werden, so daß der in Fig. 2 dargestellte Anschlußzapfen ein geführt werden kann. Zu diesem Zweck hat die Innenseite 11 des Schieberings 3 einen sich in Richtung des Werkzeugs hin radial vergrößernden Innenquerschnitt. Die Druckfeder ist durch einen Anschlagring 12 abgestützt.

Der in Fig. 2 dargestellte Anschlußzapfen ist mit seinem werkzeugseitigen Ende 13 unlösbar mit dem nicht dar gestellten Werkzeug, z. B. einem Bohrer verbunden. Der am gegenüberliegendem Ende vorgesehene Außenkonus 14 sowie dessen zylindrisches Ende 22 sind zum Anliegen an den Innenkonus 5 bzw. an den zylindrischen Abschnitt 21 des Werkzeughalters angepaßt. In dem in Fig. 2 gezeigten oberen Teil des Anschlußzapfens sind außerdem kugel segmentartige Ausnehmungen 15, in denen die Kugeln 8 zur Verriegelung teilweise einliegen können, und gestrichelt dargestellte Nuten 16 und zwischen diesen angeordnete Zähne vorgesehen. Der in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Schnellwechselanschluß ermöglicht die Zufuhr von Kühl wasser von der Bohrmaschine zum Werkzeug. Daher enthält der Anschlußzapfen eine zentrale Bohrung 17, und im Werk zeughalter kann eine Dichtung 18 zwischen der ebenfalls hohlen Getriebewelle und dem rohrförmigen Hauptteil 2 vorgesehen sein. Im Falle des "trockenen" Bohrens kann die zentrale Bohrung 17 auch zum Absaugen von Bohrstaub dienen.

Im folgenden werden die in diesem Ausführungsbeispiel rea lisierten erfindungswesentlichen Einzelheiten erläutert. Die im wesentlichen zylindrische Außenfläche des Anschluß zapfens besteht aus zwei ringförmigen Zonen A und B. Die werkzeugseitige Zone B des Anschlußzapfens ist auf Passung mit der entsprechenden hohlzylindrischen Zone C des Werk zeughalters gearbeitet, wobei die Fertigungstoleranz in diesem Ausführungsbeispiel 0,01 mm beträgt. Im Gegensatz dazu liegt der Außendurchmesser der anderen Zone A des Anschlußzapfens um 1 mm unterhalb des Innendurchmessers der entsprechenden hohlzylindrischen Zone D des Werkzeug halters, so daß ein leichtes Einführen des Anschlußzapfens in den Werkzeughalter gewährleistet ist.

Neben der Passung der Zonen B des Anschlußzapfens und C des Werkzeughalters sind in diesem Ausführungsbeispiel noch weitere Maßnahmen zur Verbesserung der Zentrierung des Anschlußzapfens im Werkzeughalter vorgesehen. In einer im Bereich des Konus 14 des Anschlußzapfens umlaufenden Nut 19 ist ein O-Ring 20 eingelegt, der neben seiner Auf gabe zum Abdichten des Anschlußzapfens am Werkzeughalter die eventuell noch vorhandenen Toleranzen bei der Zentrie rung auffängt. Außerdem verbessert das auf Passung mit dem zylindrischen Abschnitt 21 des Werkzeughalters (Fig. 1) gearbeitete zylindrische Ende 22 des Anschlußzapfens (Fig. 2) die Zentrierung.

Der in Fig. 4 im Längsschnitt dargestellte Werkzeughalter wird im Gegensatz zum Werkzeughalter nach Fig. 1 mit einem Außengewinde 23 an der Getriebewelle der Bohr maschine befestigt. Zusätzlich ist ein über ein Kugellager 24 angebrachter Handgriff 25 und auf der gegenüberliegen den Seite des Handgriffs 25 ein Anschlußstutzen 26 für die Anschlußstücke 27, 28 (Fig. 5 und 6) vorgesehen. Der Handgriff 25 und der Anschlußstutzen 26 sind an einer Hülse 29 befestigt, an deren Innenseite das Kugellager 24 angebracht ist, so daß der Handgriff 25 und der Anschluß stutzen 26 auch bei sich drehendem Werkzeughalter unbewegt bleiben. Über den Kanal 30 des Anschlußstutzens 26 kann zum Trockenbohren Staub abgesaugt und zum Naßbohren Wasser zugeführt werden. Zu diesem Zweck werden die Anschluß stücke 27 bzw. 28 mit dem Anschlußstutzen 26 verbunden. Auf die Anschlußstücke 27 bzw. 28 ist während des Bohrvor gangs ein nicht dargestellter Absaugschlauch bzw. ein nicht dargestellter Wasserschlauch aufgesteckt.

Bezugszeichenliste

1

Pfeil

2

rohrförmiges Hauptteil

3

Schiebering

4

Innengewinde

5

Konus, Innenkonus

6

Zahn

7

Nut

8

Kugel, Verriegelungselement

9

Druckfeder

10

Pfeil

11

Innenseite

12

Anschlagring

13

Ende

14

Außenkonus

15

Ausnehmung

16

Nut

17

zentrale Bohrung

18

Dichtung

19

Nut

20

O-Ring

21

zylindrischer Abschnitt

22

zylindrisches Ende

23

Außengewinde

24

Kugellager

25

Handgriff

26

Anschlußstutzen

27

Anschlußstück

28

Anschlußstück

29

Hülse

30

Kanal
A andere Zone
B werkzeugseitige Zone
C Zone
D Zone

Claims

1. Schnellwechselanschluß für Bohrmaschinenwerkzeuge, insbesondere für Kernbohrmaschinenwerkzeuge, bestehend aus einem mit dem Werkzeug, insbesondere Bohrer, verbindbaren Anschlußzapfen mit einer zylin drischen Außenfläche, mit darin eingeformten axial verlaufenden Zähnen und mit einem Konus (14) am maschinenseitigen Ende und aus einem rohrförmigen Werkzeughalter mit axial verlaufenden Nuten (7), in die die Zähne des Anschlußzapfens eingreifbar sind, wobei der Werkzeughalter Verriegelungselemente (8) aufweist, die in entsprechende Ausnehmungen (15) des Anschlußzapfens eingreifbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Außenfläche des Anschlußzapfens aus zwei ringförmigen Zonen (A, B) besteht und daß zumindest die werkzeugseitige Zone (B) auf Passung mit der entsprechenden hohlzylindrischen Zone (C) des Werkzeughalters gearbeitet ist.

2. Schnellwechselanschluß nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die werkzeugseitige Zone (B) der zylindrischen Außenfläche des Anschlußzapfens eine Fertigungs toleranz von höchstens 0,05 mm, insbesondere von höchstens 0,03 mm aufweist.

3. Schnellwechselanschluß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die andere, am Konus angrenzende Zone (A) der zylindrischen Außenfläche des Anschlußzapfens auf Spiel gegenüber der entsprechenden hohlzylindrischen Zone (D) des Werkzeughalters gearbeitet ist, wobei das Spiel insbesondere 0,5 bis 1,5 mm beträgt.

4. Schnellwechselanschluß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Konus (14) des Anschlußzapfens eine umlaufende Nut (19) zur Aufnahme eines elastischen Dichtungs rings, insbesondere eines O-Rings (20), vorgesehen ist.

5. Schnellwechselanschluß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zulaufende Ende (22) des Konus (14) des Anschlußzapfens zylindrisch ausgebildet und insbeson dere auf Passung mit einem entsprechenden zylin drischen Abschnitt (21) des Innenkonus (5) des Werk zeughalters gearbeitet ist.