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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Werkzeugaufnahme an einem Bohrhammer
mit zugehörigen
Wechselfuttern der im Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 näher bezeichneten
Art.
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Die
Verwendung unterschiedlicher Futter bei einem Bohrhammer ist erforderlich,
um Werkzeuge für
unterschiedliche Aufgaben halten zu können, die entweder nur drehend
oder drehend und schlagend angetrieben werden und die an ihrem Aufnahmeende unterschiedliche
Durchmesser aufweisen können. So
kann es sich bei solchen Wechselfuttern um Backenfutter für drehende
Werkzeuge handeln, in denen die Werkzeuge mit ihrem Schaft fest
eingespannt werden. Wegen der Zustellbarkeit der Futterbacken können hier
auch Werkzeuge mit unterschiedlichen Durchmessern verwendet werden.
Anders verhält
es sich bei Futtern für
schlagende Werkzeuge, hier müssen
die Werkzeuge im Futter axial verschieblich gehalten werden, wozu
das Futter eine an den Durchmesser des jeweiligen Werkzeugs angepaßte Axialführung hat.
Für Werkzeuge
mit verschiedenen Schaftformen und/oder unterschiedlichen Durchmessern
müssen
hier verschiedene Futter vorgesehen werden. Die Werkzeugaufnahme
am Bohrhammer muß deshalb
an die verschiedenen Wechselfutter angepaßt sein, um in jedem Fall die
Drehmitnahme und die axiale Fixierung der Futter sicherzustellen.
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Bei
bekannten Werkzeugaufnahmen der gattungsbildenden Art werden sowohl
für die
Drehmitnahme zwischen der Hohlspindel und der Aufnahmehülse des
jeweiligen Futterkörpers
als auch für
die axiale Fixierung zwischen diesen beiden Teile meist radial verstellbare
Verriegelungskörper
verwendet, die in der Aufnahmehülse
angeordnet sind und in eine entsprechende Gegenkontur der Hohlspindel formschlüssig eingreifen.
Folglich sind diese Verriegelungskörper und ihre Haltevorrichtungen
sowie die Eingriffskonturen an der Hohlspindel doppelt belastet,
insbesondere ist hier zur Vermeidung eines vorzeitigen Verschleißes eine
Anpassung an die Drehmomentenübertragung
erforderlich.
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Aus
der
DE 195 25 915
A1 ist ein Bohrhammer mit einer abnehmbaren Werkzeugaufnahme
bekannt, die einen Futterkörper
aufweist, der mittels eines Innen-Keilwellenprofils auf eine maschinenseitige
Hohlspindel aufsteckbar ist, die ein entsprechendes äußeres Keilwellenprofil
hat. Ein solches Keilwellenprofil an der Hohlspindel der Maschine
erfordert einen hohen Fertigungsaufwand.
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Ferner
hat es bei Vorsatzgeräten
für Bohrmaschinen
schon Drehmitnahmeeinrichtungen gegeben, die einen Außensechskant
an der Maschinenspindel und entsprechend einen Innensechskant an dem
Vorsatzgerät
aufwiesen. Der Außensechskant wurde
hierbei durch eine Mutter gebildet, die auf ei nem endseitigen Gewindefortsatz
der Maschinenspindel angeordnet war.
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Letztlich
hat es auch schon Werkzeugaufnahmen für drehende und/oder schlagende
Werkzeuge an Handwerkzeugmaschinen gegeben, bei denen die Übertragung
der Drehbewegung auf ein mit dem jeweiligen Werkzeug in Eingriff
stehenden Kupplungselement mittels einer Mehrkantverbindung erfolgt,
bei der das Kupplungselement mit einem Innenmehrkant und ein darin
eingreifender Stößel mit einem
entsprechenden Außenmehrkant
ausgestattet ist. Diese Drehmitnahmevorrichtung ist im Inneren einer
maschinenseitigen Hohlspindel angeordnet, die einen entsprechend
großen
Innendurchmesser hat, vgl.
DD
274 373 A1 .
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugaufnahme der
gattungsgemäßen Art zu
schaffen, bei der ebenfalls eine sichere Drehmitnahme zwischen der
Hohlspindel des Bohrhammers und dem jeweils verwendeten Wechselfutter
erfolgt und bei der die Hohlspindel mit möglichst geringem Zerspanungsaufwand
hergestellt und daran das Drehmitnahmeelement mit geringem zusätzlichen Fertigungsaufwand
angeformt werden kann.
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Diese
Aufgabe wird bei einer Werkzeugaufnahme der gattungsbildenden Art
nach der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs
1 gelöst.
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Für die Erfindung
ist wesentlich, daß der
Außenmehrkant
unmittelbar an der Hohlspindel durch eine einfache spannehmende
Bearbeitung, nämlich durch
eine Fräsbearbeitung
mittels eines radial zustellbaren zylindrischen Walzenfräsers, in
der für
die Drehbearbeitung erforderlichen Aufspannung angebracht werden
kann. Weil der diagonale, größte Durchmesser
des Außenmehrkantes
kleiner als der Durchmesser der Hohlspindel ist, sind große Spanverluste
beim Drehen der Hohlspindel vermieden. Überdies ist die Mehrkantmitnahme
zwischen der Hohlspindel, wie sie an einem Bohrhammer zur Aufnahme
des Schlagantriebs üblich
ist, und der Aufnahmehülse
des jeweiligen Wechselfutters besonders sicher und unanfällig. Denn
die Drehmomentenübertragung
erfolgt nicht über
beweglich an der Werkzeugaufnahme angeordnete Teile.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel
noch näher
erläutert.
Dabei zeigen:
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1 eine
Werkzeugaufnahme an einem Bohrhammer mit einem darauf aufgesetzten
Wechselfutter im Längsschnitt,
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2 einen
Längsschnitt
durch die zugehörige
Hohlspindel des Bohrhammers für
die Werkzeugaufnahme nach 1,
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3 die
Stirnansicht der Hohlspindel gemäß 2,
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4 einen
Längsschnitt
durch den Futterkörper
mit Aufnahmehülse
für die
zugehörigen
Wechselfutter der Werkzeugaufnahme nach den vorstehenden Figuren
und
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5 die
rückwärtige Stirnansicht
der Aufnahmehülse
gemäß 4.
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Im
einzelnen erkennt man in 1 das Vorderende eines Schlagwerksgehäuses 1 eines
im übrigen
nicht näher
dargestellten Bohrhammers. In dem Schlagwerksgehäuse 1 ist eine Hohlspindel 2 gelagert,
in der ein axial verschiebliches Schlagglied 3 angeordnet
und geführt
ist, welches beim Schlagbetrieb des Bohrhammers in der Hohlspindel 2 axial
hin und her gehend angetrieben wird. Die Hohlspindel 2 ragt
mit einem Aufnahmeende 4 aus dem Schlagwerksgehäuse 1 heraus,
und auf dieses Aufnahmeende ist ein Wechselfutter 5 aufsteckbar,
bei dem es sich in der dargestellten Ausführung um ein Futter für ein schlagendes
und drehendes Werkzeug handelt, entsprechend ist die Werkzeugaufnahme 6 des Wechselfutters 5 hier
ausgebildet. Auf das Aufnahmeende 4 der Hohlspindel 2 können auch
Wechselfutter anderer Ausführungen
aufgesteckt werden, die jedoch sämtlich
die gleichen Elemente zur axialen Fixierung und Drehmitnahme aufweisen.
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So
hat das wiedergegebene Wechselfutter 5 einen hohlen Futterkörper 7 mit
einer zur Aufnahmeseite hin angeordneten und offenen Aufnahmehülse 8, die
an ihrem Ende einen in die Stirnseite auslaufenden Innenmehrkant 9 aufweist.
Daran schließt
sich nach innen zum Vorderende des Futterkörpers 7 hin eine etwas
engere Bohrung 22 an, die an den Außendurchmesser des zylindrischen
Aufnahmeendes 4 der Hohlspindel 2 so angepaßt ist,
daß darüber das gesamte
Wechselfutter 5 auf das Aufnahmeende 4 der Hohlspindel 2 aufgesteckt
werden kann.
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In 1 ist
die teilweise aufgesteckte Lage des Wechselfutters 5 wiedergegeben,
in der der Innenmehrkant 9 der Aufnahmehülse 8 in
axialer Richtung zum Teil in Eingriff mit einem Außenmehrkant 10 gekommen
ist, der an das Aufnahmeende 4 der Hohlspindel 2 angeformt
ist. Wie auch 2 deutlich macht, ist der Außenmehrkant 10 in
einigem Abstand von der freien Stirnseite 11 der Hohlspindel 2 angeordnet,
damit beim Aufstecken des Wechselfutters 5 auf die Hohlspindel 2 zunächst ein
ausreichend großer
Verschiebeweg auf dem Aufnahmeende 4 zur Verfügung steht,
bevor der Innenmehrkant 9 der Aufnahmehülse 8 des Wechselfutters 5 in
Eingriff mit dem Außenmehrkant 10 an
der Hohlspindel 2 kommen kann. Hierbei ist es zudem noch
erforderlich, den Innenmehrkant 9 der Aufnahmehülse 8 des Wechselfutters 5 in
passender Drehstellung zum Außenmehrkant 10 der
Hohlspindel 2 auszurichten, damit hier nicht Stirn vor
Stirn steht. Stehen der Außenmehrkant 10 der
Hohlspindel 2 und der Innenmehrkant 9 der Aufnahmehülse 8 miteinander
in Eingriff, besteht eine drehfeste Verbindung zwischen der Hohlspindel 2 und
dem Wechselfutter 5.
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Ferner
gibt es eine axiale Sicherung zwischen dem Wechselfutter 5 und
der Hohlspindel 2. Dazu hat die Hohlspindel 2 am
Aufnahmeende 4 benachbart der freien Stirnseite 11 eine
Umfangsnut 12, welche im Querschnitt gesehen die Form eines
Kreisabschnittes hat. Damit ist diese Umfangsnut 12 an den
formschlüssigen
Eingriff von Verriegelungskörpern 13 angepaßt, welche
als Kugeln ausgebildet sind. Diese Verriegelungskörper 13 sind
in sich am Innenende verjüngenden
Radialbohrungen 23 der Aufnahmehülse 8 des Futterkörpers 7 gehalten
und in diesen Radialbohrungen 23 verschieblich. Vorrangig
nehmen die Verriegelungskörper 13 die
in 1 dargestellte Verriegelungslage ein, in der sie
soweit über
die Bohrung 22 der Aufnahmehülse 8 nach innen hin
vorstehen, um in die Umfangsnut 12 am Aufnahmeende 4 der
Hohlspindel 2 eingreifen zu können.
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Um
diesen Eingriff zu ermöglichen,
müssen die
Verriegelungskörper 13 zunächst aus
ihrer Verriegelungslage radial nach außen hin verschoben werden,
dazu muß ein
auf dem Futterkörper 7 gelagerter Stützring 14 verdreht
werden. Dieser Stützring 14 hat an
seiner Innenwandung eine Kontur 15, welche die Verriegelungskörper 13 in
ihrer Verriegelungslage hält.
Ausbuchtungen in dieser Kontur 15 in radialer Richtung
nach außen
hin ermöglichen
allerdings bei Verdrängung
ein Ausweichen der Verriegelungskörper radial nach außen hin,
dazu wird der Ring 14 in eine solche Position gedreht,
in der diese Ausbuchtungen in radialer Richtung mit den Verriegelungskörpern 13 fluchten.
Dann nämlich
läßt sich
aus der in 1 wiedergegebenen Position heraus
das Wechselfutter 5 mit seiner Aufnahmehülse 8 bei
fluchtender Eingriffslage ihres Außenmehrkantes 10 mit
dem Innenmehr kant 9 der Hohlspindel 2 weiter auf
deren Aufnahmeende 4 aufschieben, wobei die Verriegelungskörper 13 radial
nach außen
verdrängt
werden. In der aufgeschobenen Endlage fluchtet die Umfangsnut 12 am
Aufnahmeende 4 der Hohlspindel 2 in radialer Richtung
mit den Verriegelungskörpern 13, wonach
der Stützring 14 wieder
in seine die Verriegelungskörper 13 beaufschlagende
Lage zurückgedreht
werden kann.
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Dies
geschieht selbsttätig,
denn der Stützring 14 ist
mit einer gewendelten, auf dem Futterkörper 7 angeordneten
Feder 17 beaufschlagt. Mit einem achsparallelen Ende 24 greigt
die Feder 17 in den Stützring 14 ein,
mit ihrem zweiten Ende ist sie in gleicher oder ähnlicher Weise am Futterkörper 7 formschlüssig in
Umfangsrichtung abgestützt.
Die Feder 17 ist bestrebt, den Stützring 14 in diejenige Lage
zu drehen, in der dessen Innenkontur 15 die Verriegelungskörper 13 in
der Verriegelungslage hält.
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Mit
dem Stützring 14 ist
eine äußere Drehhülse 16 fest
verbunden, über
die der Stützring 14 von
Hand entgegen der Kraft der Feder in diejenige Position verdreht
werden kann, in der die Verriegelungskörper 13 radial nach
außen
freikommen können.
Beim Aufsetzen des Wechselfutters 5 wird zunächst die
Aufnahmehülse 8 mit
ihrer Innenbohrung 22 auf das Aufnahmeende 4 der
Hohlspindel 2 soweit aufgeschoben, bis der Außenmehrkant 10 der
Aufnahmehülse 8 mit
dem Innenmehrkant 9 der Hohlspindel 2 in Eingriff
kommen kann. Steht hier zunächst
Stirn vor Stirn, muß das
Futter in einer Richtung soweit gedreht werden, bis es sich unter
leichtem axialen Druck unter Eingriff des Außenmehrkants 10 an
der Aufnahmehülse 8 und
des Innenmehrkants 9 an der Hohlspindel 2 in diejenige
axiale Position schieben läßt, die
in 1 wiedergegeben ist. Jetzt ist das Wechselfutter 5 gegenüber der
blockierten oder schwer drehenden Hohlspindel 2 drehfest
gehalten, und es kann nun von Hand die Drehhülse 16 entgegen der
Kraft der Feder 17 soweit verdreht werden, daß die Verriegelungskörper 13 radial nach
außen
ausweichen können.
Danach läßt sich das
Wechselfutter 5 in seine axiale Endlage auf das Aufnahmeende 4 der
Hohlspindel 2 aufschieben, und durch Loslassen der Drehhülse 16 wird
aufgrund der Kraft der Feder 17 der Stützring 14 in seine
Ausgangslage selbsttätig
zurückgedreht,
in der er die Verriegelungskörper 13 in
der Sperrlage hält.
Diese Lage können
die Verriegelungskörper 13 in
der aufgeschobenen Endlage des Wechselfutters 5 einnehmen,
weil sie dann in die Umfangsnut 12 am Aufnahmeende 4 der
Hohlspindel 2 eintauchen können. Für die axiale Sicherung des
Wechselfutters 5 ist es notwendig, daß entsprechend die Verriegelungskörper 13 in
axialer Richtung vom Ende der Aufnahmehülse 8, an dem sich
der Innenmehrkant 9 befindet, nach innen bzw. nach vorn
hin in axialer Richtung in der Aufnahmehülse 8 versetzt angeordnet
sind. So schlagen zunächst
beim Aufstecken des Wechselfutters bei fluchtender Eingriffslage
der Mehrkante 9 und 10 an der Aufnahmehülse 8 sowie
an der Hohlspindel 2 die in der Verriegelungslage befindlichen Verriegelungskörper 13 an
der Stirnseite 11 des Aufnahmeendes 4 der Hohlspindel 2 an,
womit diese Stirnseite 11 zugleich einen Anschlagabsatz
oder eine Anschlagschulter bildet.
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3 veranschaulicht
die besondere Form des Außenmehrkantes 10 an
der Hohlspindel 2. Es handelt sich um einen regelmäßigen, drehsymmetrischen
Sechskant mit radial vor stehenden, achsparallelen Kanten 18.
Dazwischen aber liegen Umfangsflächen 19,
die nicht – wie
sonst üblich – eben sind, sondern
Abschnitte eines Hohlzylinders darstellen. Die Umfangsflächen 19 sind
somit kreisförmig
konkav gewölbt.
Der Vorteil ist, man kann in einfacher Weise auf einer entsprechenden
Werkzeugmaschine mit einem radial zugestellten Scheiben- oder Walzenfräser diese
Umfangsflächen 19 unter
Bildung der vorstehenden Kanten 18 in die Hohlspindel 2 einformen,
was weiter erfordert, daß der
maximale, diametrale Durchmesser des Außenmehrkants 10 kleiner ist
als der Durchmesser der Hohlspindel 2.
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Die 4 und 5 veranschaulichen
die Anordnung und die Ausbildung des dem Außenmehrkant 10 der
Hohlspindel 2 entsprechenden Innenmehrkants 9 der
Aufnahmehülse 8 des
Futterkörpers 7.
Passend zu den Kanten 18 des Außenmehrkants 10 hat
der Innenmehrkant 9 eingesenkte Nuten 20, zwischen
denen sich zugleich die die Nutflanken bildenden Innenflächen 21 erstrecken,
die konvex zum Inneren der Aufnahmehülse 8 hin vorgewölbt sind und
angepaßt
an die Umfangsflächen 19 des
Außenmehrkants 10 der
Hohlspindel 2 als Zylinderflächenabschnitte ausgebildet
sind.