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Werkzeughalter für Bohr- und Meisselwerkzeuge
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Werkzeughalter für Bohr- und Meisselwerkzeuge Die Erfindung betrifft
einen Werkzeughalter zum formschlüssigen Spannen eines Werkzeugsatzes, bestehend
aus mindestens zwei Bohr- und/oder Meisselwerkzeugen mit im wesentlichen zylindrischem
Einsteckende von unterschiedlichem Durchmesser.
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Insbesondere bei Bohrhämmern, die gegenüber Schlagbohrmaschinen mit
wesentlich höherer Schlagenergie arbeiten, wird das Werkzeug jeweils formschlüssig
gespannt. Dabei weist das Werkzeug von der zylindrischen Form abweichende Vorsprünge
oder Vertiefungen auf, die bei Hämmern neuerer Bauart mit verstellbaren Backen oder
Verriegelungselementen zusammenwirken. Diese Backen oder Verriegelungselemente dienen
einerseits der axialen Halterung der Werkzeuge und stellen in der Regel die Drehmomentübertragung
sicher. Die Führung des Werkzeuges erfolgt unter Zusammenwirken der restlichen Oberflächenkontur
mit dem Halter. Aufgrund dieses Zusammenwirkens sind Werkzeug und Werkzeughalter
in der Dimensionierung aufeinander abzustimmen, was dazu führt, dass für einen bestimmten
Bohrhammer jedes Werkzeug hinsichtlich Dimensionierung das selbe Einsteckende aufweisen
muss.
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Dies ist aus wirtschaftlichen Gründen nachteilig, da das Einsteckende
entweder für die kleineren Werkzeuge zu gross oder für die grösseren Werkzeuge zu
klein ausgelegt werden muss.
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Ein bekannter Werkzeughalter, der das Spannen von Werkzeugen mit unterschiedlich
dimensioniertem Einsteckende ermöglicht, weist radial verstellbare Spannbacken auf.
Diese Spannbacken dienen gleichzeitig der Führung, der axialen Halterung und der
formschlüssigen Drehmitnahme der Werkzeuge. Zu diesem Zweck sind die Backen mit
Vertiefungen zur Aufnahme von am Einsteckende der Werkzeuge angeordneten Vorsprüngen
versehen. Diese Vertiefungen an den Backen sind jedoch so angeordnet, dass die Backen
zum Wechseln des Werkzeuges radial verstellt werden müssen. Da für eine optimale
Uebertragung der Schlagenergie zwischen Werkzeug und Werkzeughalter eine gewisse
axiale Beweglichkeit erforderlich ist, bedingt dies ein bestimmtes radiales Spiel
zwischen diesen Teilen. Dieses radiale Spiel muss bei jedem Werkzeugwechsel von
der Bedienungsperson neu eingestellt werden, was sehr zeitaufwendig ist. Wird das
Spiel nicht richtig eingestellt, so erfolgt eine Reduktion der übertragbaren Schlagenergie.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Werkzeughalter zu
schaffen, der einfach bedienbar ist und die Verwendung eines Werkzeugsatzes von
Werkzeugen mit unterschiedlich dimensioniertem Einsteckende ermöglicht.
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lil Gemäss der Erfindung wird diese A»gabe dadurch gelöst, dass der
Werkzeughalter ein Betätigungsorgan, bestehend aus zwei axial hintereinander angeordnet,
relativ zueinander beweglichen Hülsen aufweist, wobei unter Verstellen der rückwärtigen,
maschinenseitigen Hülse radial verschiebbare, in Durchtrittsöffnungen einer mit
der Bohrspindel verbundenen Aufnahmehülse gelagerte, zylindrische Verriegelungselemente
von Ausnehmungen am Einsteckende des einen Werkzeuges in Taschen der rückwärtigen
Hülse ausrückbar sind und unter Verstellen der vorderen Hülse in Durchtrittsöffnungen
eines zwischen dem Einsteckende des anderen Werkzeuges und der Aufnahmehülse aneeordneten
Adapters radial
verschiebbar gelagerte Verriegelungselemente von
Ausnehmungen am Einsteckende des anderen Werkzeuges in Taschen der vorderen Hülse
ausrückbar sind.
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Die erfindungsgemässe Ausbildung des Werkzeughalters ermöglicht die
Verwendung von Werkzeugen mit wenigstens zwei im Durchmesser unterschiedlichen Einsteckenden.
Dabei wird das im Durchmesser grössere Einsteckende direkt in der Aufnahmehülse
aufgenommen, während bei dem im Durchmesser kleineren Einsteckende das Zwischenschalten
eines Adapters erforderlich ist. In beiden Fällen kann jedoch das gewünschte radiale
Spiel bereits bei der Herstellung des Werkzeughalters bzw der Werkzeuge berücksichtigt
werden. Da sich das radiale Spiel infolge von Abnützung noch vergrössern kann, tritt
niemals ein Verklemmen des Werkzeuges im Werkzeughalter auf.
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Durch das Aufteilen des Betätigungsorgans in zwei relativ zueinander
bewegliche Hülsen kann je nach Betätigung der einen oder anderen Hülse entweder
das Werkzeug mit dem im Durchmesser kleineren Einsteckende aus dem im Werkzeughalter
verbleibenden Adapter entnommen werden oder bei Betätigung der anderen Hülse der
Adapter selbst oder ein Werkzeug mit im Durchmesser dem Adapter entsprechendem Einsteckende
aus dem Werkzeughalter entnommen bzw in diesen eingesetzt werden. Diese einfache
Betätigung ermöglicht ein rasches Wechseln des Werkzeuges sowie ein rasches Umstellen
vom einen Einsteckende auf das andere Einsteckende.
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Das Verstellen der beiden Hülsen des Betätigungsorgans kann auf unterschiedliche
Weise erfolgen. Eine zweckmässige Lösung besteht darin, dass die beiden Hülsen des
Betätigungsorgans relativ zueinander axial verschiebbar sind. Dabei werden die Hülsen
vorzugsweise so ausgelegt, dass die Werkzeuge beim Zurückziehen der Hülsen gegen
das Maschinengehäuse entriegelt werden.
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Somit kann die Maschine am Boden oder beispielsweise am Körper der
Bedienungsperson abgestützt und mit der zweiten Hand das Werkzeug aus dem Werkzeughalter
herausgezogen werden.
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Das axiale Verschieben des Betätigungsorgans ist zwar einfach, ergibt
jedoch eine relativ grosse Baulänge. Dadurch besteht die Tendenz, dass die Maschine
kopflastig wird und somit schwieriger zu handhaben ist. Für eine kompakte Bauweise
ist es daher vorteilhaft, dass die beiden Hülsen des Betätigungsorgans relativ zueinander
um die Längsachse des Werkzeughalters verdrehbar sind. Da der Drehantrieb meist
relativ stark übersetzt ist, kann der Werkzeughalter mit einer Hand betätigt werden,
ohne dass die Spindel dabei mitdreht.
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Bei Bohr- und Meisselhämmern treten im Betrieb erhebliche Vibrationen
auf. Um ein Lösen des Werkzeughalters durch diese Vibrationen zu vermeiden, ist
es daher zweckmässig, Federelemente vorzusehen, welche die beiden Hülsen des Betätigungsorgans
in ihre die Verriegelungselemente in die Ausnehmungen am Einsteckende des aufzunehmenden
Werkzeugsatzes haltende Ausgangslage treiben. Je nach Art der Beweglichkeit der
beiden Hülsen des Betätigungsorgans sind dabei Druck- oder Dreh- bzw Torsionsfedern
vorzusehen. Die Federelemente sind vorzugsweise so auszulegen, dass sie bereits
in der Ausgangslage der Hülsen eine gewisse Vorspannung aufweisen.
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Die in den Durchtrittsöffnungen des Adapters angeordneten Verriegelungselemente
stellen die drehschlüssige Verbindung zwischen dem Adapter und dem in diesen einzusetzenden
Werkzeug her. Da die auf die kleineren Werkzeuge zu übertragenden Drehmomente geringer
sind als die auf die direkt in die Aufnahmehülse einzusetzenden Werkzeuge, wäre
es grundsätzlich möglich, Kugeln als Verriegelungselemente in die Durchtrittsöffnungen
des Adapters einzusetzen. Um den im Betrieb auftretenden Verschleiss sowohl am Werkzeug
als auch an den Verriegelungselementen herabzusetzen, ist es vorteilhaft, die Verriegelungselemente
des Adpaters walzenförmig auszubilden. Die walzenförminen Verriegelungselemente
im Adpater können jedoch wegen den geringeren zu übertragenden Drehmomenten kleiner
ausgehiZdezt werden als die Verriegelungselemente, welche in den Durchtrittsöffnungen
der Aufnahmehülse angeordnet sind.
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Bei relativ zueinander verdrehbaren Hülsen des Betätigungsorgans können
diese unabhängig voneinander verdrehbar sein. Um die Hülsen in ihrer Ausgangslage
zu halten sind in diesem Fall jedoch für jede Hülse separate Federelemente erforderlich.
Dies wirkt sich wiederum negativ auf die Baugrösse des Werkzeughalters aus. Um eine
kompakte Bauweise des Werkzeughalters zu ermöglichen, ist es daher vorteilhaft,
wenn die beiden Hülsen des Betätigungsorgans miteinander in Eingriff bringbare Mitnehmernocken
aufweisen. Diese Mitnehmernocken sind derart auszubilden, dass zwischen den beiden
Hülsen eine relative Verdrehbarkeit besteht.
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Die Erfindung soll nachstehend anhand der sie beispielsweise wiedergebenden
Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen: Fig. 1 eine erste Ausführung eines
Werkzeughalters, mit sich in Ausgangslage befindendem Betätigungsorgan, im Längsschnitt
entsprechend der Linie I-I in Fig. 2, Fig. 2 einen Querschnitt durch den in Fig.
1 dargestellten Werkzeughalter, entlang der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 den Werkzeughalter
entsprechend Fig. 1 beim Wechseln des Werkzeuges mit im Durchmesser grösserem Einsteckende,
Fig. 4 den Werkzeughalter gemäss Fig. 1 beim Wechseln des Werkzeuges mit im Durchmesser
kleinerem Einsteckende, Fig. 5 eine weitere Ausführung eines erfindungsgemässen
Werkzeughalters, in Ausgangslage, Fig. 6 einen Querschnitt durch den in Fig. 5 dargestellten
Werkzeughalter entlang der Linie VI-VI,
Fig. 7 einen Querschnitt
durch den in Fig. 5 dargestellten Werkzeughalter entlang der Linie VII-VII, Fig.
8 einen Querschnitt durch den in Fig. 5 dargestellten Werkzeughalter, entlang der
Linie VIII-VIII.
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Der aus den Fig. 1 bis 4 ersichtliche Werkzeughalter weist eine insgesamt
mit 1 bezeichnete Aufnahmehülse auf, welche einstückig oder über ein Gewinde mit
der nicht dargestellten Bohrspindel verbunden ist. Die Aufnahmehülse 1 weist zwei
einander diametral gegenüberliegende Durchtrittsöffnungen la auf und wird auf ihrer
Aussenseite von einem aus einer rückwärtigen Hülse 2 und einer vorderen Hülse 3
bestehenden Betätigungsorgan umgeben.
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Die Hülsen 2 und 3 sind relativ zueinander axial verschiebbar.
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Zwischen den Hülsen 2, 3 ist eine Feder 4 angeordnet. Die rückwärtige
Hülse 2 ist über eine Feder 5 auf der Aufnahmehülse 1 abgestützt. Zur Zentrierung
der Feder 5 weist die Aufnahmehülse 1 eine Schulter lc auf. Ein insgesamt mit 6
bezeichneter Adapter ist in die Aufnahmehülse 1 eingesetzt. Der Adapter 6 ist mit
einer Aufnahmebohrung 6a zur Aufnahme eines Werkzeuges sowie an seinem rückwärtigen
Bereich mit Ausnehmungen 6b versehen. In der in Fig. 1 und 4 dargestellten Stellung
greifen in den Durchtrittsöffnungen la angeordnete Verriegelungselemente 7 in die
Ausnehmungen 6b des Adapters 6 ein und sichern somit den Adapter 6 in der Aufnahmehülse
1. Der Adapter 6 weist in seinem mittleren Bereich ebenfalls Durchtrittsöffnungen
6c zur Aufnahme von Verriegelungselementen 8 auf. In Fig. 1 und 4 ist ein insgesamt
mit 9 bezeichnetes Einsteckende eines Werkzeuges in den Adapter 6 eingesetzt. Das
Einsteckende 9 ist mit Ausnehmungen 9a für den Eingriff der Verriegelungselemente
8 versehen.
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Die Aufnahmehülse 1 ist in ihrem vorderen Bereich mit Längsschlitzen
lb versehen. In diesen Längsschlitzen lb sind Nutensteine 10 angeordnet, welche
mittels einer Schraube 11 mit der vorderen Hülse 3 verbunden sind. Durch die Langsschlitze
lb und die Nutensteine 10 ist die axiale Verschiebbarkeit der vorderen Hülse 3 gegenüber
der Aufnahmehülse 1 begrenzt. Durch entsprechende Auslegung der Federn 4, 5 werden
die Hülsen 2, 3 in der in Fig. 1 dargestellten Ausgangsstellung gehalten. In dieser
Stellung
sind das Einsteckende 9 im Adapter 6 und der Adapter 6 in der Aufnahmehülse 1 verriegelt.
Da die Ausnehmungen 6b länger sind als die darin eingreifenden Verriegelungselemente
7, besteht jedoch eine axiale Verschiebbarkeit des Adapters 6 in der Aufnahmehülse
1. Die von einem nicht dargestellten Schlagmechanismus erzeugten Schläge können
somit von einem Döpper 12 direkt auf den Adapter 6 bzw auf ein Werkzeug mit einem
im Durchmesser dem Adapter 6 entsprechenden, ebenfalls mit Ausnehmungen versehenen
Einsteckende übertragen werden. Die Antriebsmaschine wird in den Figuren 1, 3, 4
durch einen Teil eines Gehäuses 13 angedeutet.
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Der in Fig. 2 dargestellte Querschnitt zeigt die Verriegelungselemente
7, 8 in ihrer Verriegelungsstellung. Der Einfachheit halber sind die die Aufnahmehülse
1 umgebenden Hülsen 2, 3 weggelassen.
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Soll nun der Adapter 6, bzw ein entsprechend ausgebildetes Werkzeug
aus dem Werkzeughalter entnommen werden, so wird die rückwärtige Hülse 2 entgegen
der Kraft der Feder 5 gegen das Gehäuse 13 in die in Fig. 3 dargestellte Stellung
zurückgezogen. Die zwischen den Hülsen 2 und 3 angeordnete Feder 4 wird dabei entlastet
und hält die vordere Hülse 3 in der Ausgangsstellung. Die Verriegelungselemente
7 können nun aus den Ausnehmungen 6b teilweise in einen zwischen den Hülsen 2 und
3 entstehenden Ringraum ausrücken. In dieser Stellung kann der Adapter 6 oder ein
entsprechend ausgebildetes Einsteckende eines Werkzeuges aus dem Werkzeughalter
herausgezogen werden.
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Lässt man die rückwärtige Hülse 2 los, so wird diese durch die Feder
5 wieder in die in Fig. 1 dargestellte Ausgangslage zurückgebracht, sofern kein
neues Werkzeug in die Aufnahmehülse 1 eingesetzt ist oder die Verriegelungselemente
7 in die Ausnehmung 6b des Adapters 6 oder eines entsprechend ausgebildeten Werkzeuqes
einrücken können.
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Zur Entnahme des im Durchmesser kleineren Einsteckendes 9 aus dem
Adapter 6 wird die vordere Hülse 3 gegen das Gehäuse 13 in die in Fig. 4 dargestellte
Stellung zurückgezogen. Da sich die vordere Hülse 3 auf der rückwärtigen Hülse 2
axial abstutzt, wird dabei automatisch auch die rückwärtige Hülse 2 in die in Fig.
4 dargestellte Stellung zurückgeschoben. Dabei muss die Rückstellkraft der Feder
5 überwunden werden. Die zwischen den Hülsen 2 und 3 angeordnete Feder 4 spielt
dabei keine Rolle.
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Durch das Zurückziehen der vorderen Hülse 3 wird ein radiales Ausrücken
der Verriegelungselemente 7 verhindert und gleichzeitig ein radiales Ausrücken der
Verriegelungselemente 8 ermöglicht. In dieser Stellung kann nun das Einsteckende
9 aus dem Adapter 6 herausgezogen werden. Nach dem Einsetzen eines neuen Werkzeuges
lässt man die Hülsen 2 und 3 los, so dass diese durch die Feder 5 wieder in die
in Fig. 1 dargestellte Ausgangsstellunq zurückgebracht werden.
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Die aus den Fig. 5 bis 8 dargestellte Ausführung unterscheidet sich
von der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführung hauptsächlich durch die Art
der Betätigung. Auf einer insgesamt mit 21 bezeichneten Aufnahmehülse sind eine
insgesamt mit 22 bezeichnete rückwärtige Hülse und eine insgesamt mit 23 bezeichnete
vordere Hülse axial unverschiebbar, jedoch um die Längsachse des Werkzeughalters
beschränkt verdrehbar gelagert. Die Hülsen 22 und 23 weisen miteinander in Eingriff
stehende Mitnehmernocken 22a, 23a auf, welche ein teilweises Verdrehen der beiden
Hülsen 22, 23 zueinander ermöglichen. Die beiden Hülsen 22 & 23 werden durch
eine in eine Sacklochbohrung 21c der Aufnahmehülse 21 eingreifende Feder 24 in ihrer
Ausgangsstellung gehalten. Dabei übernehmen die Mitnehmernocken 22a, 23a die Uebertragung
des Feder-Drehmomentes von der Hülse 22 auf die Hülse 23. In die Aufnahmehülse 21
ist ein insgesamt mit 26 bezeichneter Adapter eingesetzt. Der Adapter 26 weist eine
Aufnahmebohrung 26a sowie an seiner Aussenseite angeordnete Ausnehmungen 26b auf.
In Durchtrittsöffnungen 21a der Aufnahme hülse 21 angeordnete Verriegelungselemente
27 greifen in die
Ausnehmungen 26b ein. In Durchtrittsöffnungen
26c des Adapters 26 sind ebenfalls radial verschiebbare Verriegelungselemente 28
angeordnet. Ein insgesamt mit 29 bezeichnetes Einsteckende ist in den Adapter 26
eingesetzt. Das Einsteckende 29 weist Ausnehmungen 29a auf, in welche die Verriegelungselemente
28 eingreifen. Die Aufnahmehülse 21 ist mit gegenüber den Durchtrittsöffnungen 21a
um 900 versetzt angeordneten Längsschlitzen 21b versehen. In den Längsschlitzen
21b sind Walzen 30 angeordnet, auf denen sich die Verriegelungselemente 28 in radialer
Richtung abstützen. Die Hülsen 22 und 23 werden durch einen Sicherungsring 31 auf
der Aufnahmehülse 21 in axialer Richtung gesichert. Im rückwärtigen Bereich der
Aufnahmehülse 21 ist ein Döpper 32 zur Uebertragung der Schlagenergie auf den Adapter
26 bzw ein entsprechend ausgebildetes Einsteckende axial verschiebbar gelagert.
Die Antriebsmaschine wird durch einen Teil eines Gehäuses 33 angedeutet.
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Wie aus den Figuren 6 und 7 ersichtlich ist, weisen die Hülsen 22,
23 Taschen 22b, 23b für das radiale Ausrücken der Verriegelungselemente 7 bzw der
Walzen 30 auf. Durch Verdrehen der Hülsen 22, 23 entgegen der Feder 24 werden die
Hülsen 22, 23 in eine entsprechende Stellung gebracht. Der für das Ausrücken der
Verriegelungselemente 7 bzw der Walzen 30 erforderliche Verdrehwinkel ist jedoch
nicht gleich gross. Während die Walzen 30 samt den Verriegelungselementen 28 bereits
nach einem kleineren Verdrehwinkel Ct radial ausrücken können, ist für das Ausrücken
der Verriegelungselemente 27 ein grösserer Verdrehwinkel zu der rückwärtigen Hülse
22 erforderlich. Das Auswechseln eines in den Adapter 26 eingesetzten Einsteckendes
29 erfordert somit eine geringe Verdrehung der vorderen Hülse 23, während für das
Entnehmen des Adapters 26 bzw eines entsprechend ausgebildeten Einsteckendes eine
stärkere Verdrehung der rückwärtigen Hülse 22 erforderlich ist.
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Wie Fig. 8 zeigt, sind die beiden Hülsen 22, 23 durch entsprechende
Ausbildung der Mitnehmernocken 22a, 23a um einen Winkel der grösser oder gleich
dem Winkel ß ist, relativ zueinander verdrehbar. Dadurch wird beim Verdrehen der
rückwärtigen Hülse 22 entgegen der Feder 24 die vordere Hülse 23 erst nach einer
Verdrehung der rückwärtigen Hülse 22 um den Winkel / mitgenommen. Durch diese Massnahme
wird ermöglicht, dass der Adapter 26 samt einem darin eingesetzten Einsteckende
29 aus dem Werkzeughalter entnommen werden kann. Umgekehrt wird jedoch beim Verdrehen
der vorderen Hülse 23 die rückwärtige Hülse 22 sofort mitverdreht. Da die Verdrehbarkeit
der vorderen Hülse 23 auf den Winkel oG begrenzt ist, können die Verriegelungselemente
29 dann radial ausrücken und das im Adapter 26 eingesetzte Einsteckende 29 freigeben.
Der Adapter 29 bleibt jedoch durch die Verriegelungselemente 27 im Werkzeughalter
verriegelt.