DE4210451A1

DE4210451A1 - Einrichtung zur Drehmomentübertragung

Info

Publication number: DE4210451A1
Application number: DE4210451A
Authority: DE
Inventors: Erich Runge
Original assignee: PLICA WERKZEUGFABRIK AG MOLLIS
Current assignee: PLICA WERKZEUGFABRIK AG MOLLIS
Priority date: 1992-03-30
Filing date: 1992-03-30
Publication date: 1993-10-07
Also published as: DK0563727T3; ES2108152T3; US5346340A; CA2092584A1; DE59307406D1; EP0563727B1; EP0563727A1; JPH06170622A; ATE158531T1

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung an Werkzeugmaschinen, insbesondere Handwerkzeugmaschinen, zur Drehmomentübertragung auf Werkzeuge, z. B. Schlag- und/oder Bohrwerkzeuge oder auf Adapter für solche Werkzeuge. Die Erfindung betrifft ferner ein Werkzeug zum Einsetzen in eine eine solche Einrichtung aufweisende Werkzeugmaschine.

Derartige Einrichtungen und Werkzeuge sind in großer Zahl bekannt, wobei die verschiedensten Systeme und Mechanismen zur Drehmomentübertragung angewandt werden.

Ein weitverbreitetes und in der Praxis bewährtes System ist aus der DE-PS 25 51 125 bekannt. Dabei handelt es sich um eine Einrichtung an Handwerkzeugmaschinen zur Drehmomentüber tragung auf schlagbohrende Werkzeuge mit wenigstens einer am Ende des Werkzeugschaftes offen ausmündenden Drehmitnahmenut und in diese eingreifenden, leistenförmigen Drehmitnehmern der Werkzeugaufnahme mit jeweils zugeordneten, vorzugsweise ebenen Flanken und mit mindestens einem in der Werkzeugauf nahme radial beweglich angeordneten Verriegelungskörper für den Eingriff in eine in axialer Richtung beidseitig geschlos sene Verriegelungsnut im Werkzeugschaft. Bei den sich diago nal gegenüberliegenden Drehmitnahmenuten handelt es sich um entweder einfache Keilnuten oder um je zwei unmittelbar ne beneinander liegende Zwillingskeilnuten.

Die Werkzeuge dieses Systems haben jedoch den Nachteil, daß sie grundsätzlich auch in Werkzeugaufnahmen einsetzbar sind, die nach der AT-PS 285 405 geschaffen sind, wobei sie, wenn die Werkzeuge nach längerem Gebrauch ausgeschlagen sind, ver sehentlich auch in einer Stellung in die Werkzeugaufnahme eingesetzt werden können, in der die Verriegelungselemente in die am Ende des Werkzeugschaftes offen ausmündenden Drehmit nahmenuten eingreifen. Dies bringt die Gefahr mit sich, daß sich beim Zurückziehen der in Betrieb befindlichen Maschine das Werkzeug löst, weil die Verriegelungselemente ungehindert aus den offenen Drehmitnahmenuten herausgleiten können, was wiederum zu schwerwiegenden Unfällen führen kann.

Aus allen diesen Gründen wurde bereits eine Verbesserung des Systems vorgeschlagen (DE-PS 37 16 915 und DE-OS 38 24 894 sowie EP-PS 0 357 648), wonach die mindestens zwei am Ende des Werkzeugschaftes offen ausmündenden Drehmitnahmenuten so über den Schaftumfang verteilt sind, daß in keinem Fall zwei Drehmitnahmenuten einander diametral gegenüberliegen. Dadurch wurde erreicht, daß das Werkzeug niemals in eine systemfremde Werkzeugaufnahme in einer Stellung eingesetzt werden kann, in der die Verriegelungselemente in die am Ende des Schaftes offen ausmündenden Drehmitnahmenuten eingreifen können. Zwar wurde damit die geschilderte Unfallgefahr beseitigt, indessen wurde das System verschleißanfälliger, insbesondere bei den jenigen Ausführungsformen, bei denen zwei oder mehr Drehmit nahmenuten in geringem Abstand nebeneinander auf dem Umfang des Werkzeugschafts angeordnet sind, in die die entsprechende Anzahl von Drehmitnehmern eingreift. Bei diesen Ausführungs formen bleibt zwischen zwei benachbarten Drehmitnahmenuten nur eine schmale, verhältnismäßig schwache, im Querschnitt zahnförmige Leiste stehen, die im harten Dauerbetrieb der Einrichtung, beispielsweise an einem Bohrhammer, ausgeschla gen oder sogar abgeschert werden kann.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Ein richtung und ein Werkzeug der eingangs genannten Gattung zu schaffen, die im Bereich der Drehmitnehmer bzw. Drehmitnahme nuten weniger verschleißanfällig sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die einander diametral gegenüberliegenden Drehmitnehmer einen stufenförmig in Richtung auf die Drehachse verjüngten Quer schnitt und in jeder Drehrichtung jeweils mindestens zwei stufenförmig gegeneinander versetzte Drehmitnahmeflächen auf weisen, bzw. dadurch, daß die einander diametral gegenüber liegenden Drehmitnahmenuten sich stufenförmig in Richtung auf die Drehachse verjüngende Flanken und in jeder Drehrichtung jeweils mindestens zwei stufenförmig gegeneinander versetzte Drehmitnahmeflächen aufweisen.

Dadurch wird erreicht, daß die Drehmitnehmer der erfindungs gemäßen Einrichtung grundsätzlich auf mindestens zwei stufen förmig gegeneinander versetzte Drehmitnahmeflächen des Werk zeugschaftes einwirken, wobei die Drehmomentübertragung über vergleichsweise massive Bauteile erfolgt, keine schwachen, stegartigen Leisten kraft- und/oder formschlüssig beauf schlagt werden und wobei vor allem ein Ausschlagen oder Ab scheren der Nutflanken im Werkzeugschaft ausgeschlossen ist.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind dadurch gekennzeichnet, daß sich die Drehmitnahmeflächen in unter schiedlicher radialer Tiefe befinden, daß die Drehmitnahme flächen ebene Flächen sind und/oder daß die Drehmitnahmeflä chen radial oder nahezu radial verlaufen.

Die Drehmitnahmenuten des erfindungsgemäßen Werkzeugs weisen vorzugsweise einen ein- oder mehrfach abgestuften Nutgrund auf. Bevorzugt ist ferner, daß die Drehmitnahmenuten symme trisch zu einer durch die Drehachse in Axialrichtung verlau fenden Ebene ausgebildet sind, daß der Nutgrund in eine unge rade Zahl 3 von Teilbereichen aufgeteilt ist, deren radiale Tiefe verschieden, im mittleren Bereich aber am größten ist und/oder daß alle Teilbereiche des Nutgrundes durch ebene Flächen gebildet sind. Der Nutgrund kann aber auch in einigen oder allen seinen Teilbereichen gekrümmt sein, vorzugsweise so, daß die Flächen auf den Mantelflächen von mit dem Werk zeugschaft konzentrischen, gedachten Kreiszylindern liegen.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Werkzeugs liegen die Drehmitnahmeflächen jeweils in Diagonalebenen, die sich unter Mittelpunktswinkeln schnei den, die zwischen 90° und 15° liegen. Vorzugsweise liegt der größte Mittelpunktswinkel zwischen 65 und 90°, der kleinste zwischen 15 und 35°, besonders bevorzugt der größte bei 72 ± 1°, der kleinste bei 30° ± 30′.

Ein besonders bevorzugtes Werkzeug gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß es zwei auf einer ersten Diagona len gegenüberliegende Verriegelungsnuten und zwei auf einer zweiten, gegenüber der ersten um 90° winkelversetzten Diago nalen gegenüberliegende Drehmitnahmenuten aufweist, daß die Flanken der Drehmitnahmenuten durch je zwei stufenförmig ge geneinander versetzte, radial verlaufende Drehmitnahmeflächen gebildet sind, die sich in unterschiedlicher radialer Tiefe befinden und daß der Nutgrund einfach abgestuft und in seinen drei Teilbereichen durch ebene Flächen gebildet ist, wobei sich die beiden äußeren Teilbereiche in geringerer radialer Tiefe befinden als der mittlere Bereich.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung weiter erläutert:

Fig. 1 ist ein Schnitt durch eine vom Maschinengehäuse umgebene Werkzeugaufnahme, in der sich ein schlagen des und/oder bohrendes Werkzeug oder ein Adapter für die Befestigung eines solchen Werkzeugs befindet;

Fig. 2 ist eine Draufsicht auf den Schaft des in die Aufnahme gemäß Fig. 1 eingesetzten Werkzeugs und

Fig. 3 ist ein Schnitt durch den Werkzeugschaft nach Linie A-A in Fig. 2.

Die vom Maschinengehäuse 1a umgebene Werkzeugaufnahme 1 (Fig. 1) eines Bohrhammers ist in bekannter Weise (nichdarge stellt) mit der Spindel der elektrisch antreibbaren Maschine drehfest verbunden, wodurch einerseits ein Drehmoment und andererseits Axialschläge auf die Werkzeugaufnahme 1 übertra gen werden können. In die konzentrische Aufnahmebohrung 2 der Aufnahme 1 ist der Schaft 3 eines Werkzeugs, beispielsweise eines Bohrers, Meißels oder Adapters, der seinerseits mit einer systemgleichen oder systemfremden Werkzeugaufnahme, z. B. mit Rundgewinde versehen sein kann, eingeschoben. Am Werkzeugschaft 3 sind auf einer ersten Diagonalen gegenüber liegend zwei in axialer Richtung beidseitig geschlossene Ver riegelungsnuten 4 angeordnet, in die zugeordnete Verriege lungskörper 5 der Aufnahme 1 eingreifen. Die Verriegelungs körper 5 lassen sich durch Axialverschieben einer Hülse 6 aue den Verriegelungsnuten 4 radial herausbewegen, so daß das Werkzeug mit dem Schaft 3 herausgezogen werden kann. Auf ei ner zweiten, zur ersten um 90° winkelversetzten Diagonalen sind am Werkzeugschaft 3 zwei einander gegenüberliegende, am Ende des Schaftes offen ausmündende Drehmitnahmenuten 7 (Fig. 3) angeordnet, in die komplementär ausgebildete Dreh mitnehmer 8 eingreifen.

Die Drehmitnahmenuten 7 sind bei dem gezeichneten Ausfüh rungsbeispiel Keilnuten, deren Querschnitt derart abgewandelt ist, daß sich ihre Flanken stufenförmig in Richtung auf die Drehachse verjüngen, wodurch in jeder Drehrichtung jeweils mindestens zwei stufenförmig gegeneinander versetzte Drehmit nahmeflächen f₁, f₂ gebildet werden, denen entsprechende Drehmitnahmeflächen F₁, F₂ der komplementär ausgebildeten Drehmitnehmer 8 entsprechen.

Die Drehmitnahmeflächen F₁, f₁; F₂, f₂ befinden sich in un terschiedlicher radialer Tiefe und sie sind vorzugsweise, jedoch nicht zwingend, als ebene Flächen ausgebildet und ver laufen radial oder doch nahezu radial.

Die Drehmitnahmenuten 7 weisen einen einfach abgestuften Nut grund (Fig. 2, Fig. 3) auf, der in drei Teilbereiche unter schiedlicher radialer Tiefe aufgeteilt ist, nämlich einen mittleren Bereich 9 in der größeren radialen Tiefe t₁ und seitlich davon, symmetrisch ausgebildet, zwei Teilbereiche 9a in geringerer radialer Tiefe t₂. Die radiale Tiefe des mitt leren Bereiches 9 ist stets am größten (t₁ < t₂). Die Dreh mitnahmenuten 7 sind somit symmetrisch zu einer durch die Drehachse in Axialrichtung verlaufenden Ebene ausgebildet. Alle Teilbereiche 9, 9a des Nutgrundes sind bei dem gezeich neten Ausführungsbeispiel durch ebene Flächen gebildet. Bei anderen Ausführungsbeispielen (nicht dargestellt) können die Teilbereiche des Nutgrundes aber auch durch gekrümmte Flächen gebildet sein, insbesondere durch Flächen, die auf den Man telflächen von mit dem Werkzeugschaft konzentrischen, gedach ten Kreiszylindern liegen.

Bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel liegen die tiefer liegenden Drehmitnahmeflächen f₁ der Drehmitnahmenuten 7 in Diagonalebenen, die sich unter einem Mittelpunktswinkel β = 30° ± 30′ schneiden, während die in geringerer Tiefe liegen den Drehmitnahmeflächen f₂ in Diagonalebenen liegen, die sich unter einem Mittelpunktswinkel α = 72° ± 1° schneiden.

Die Erfindung wurde vorstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiels erläutert; die Erfindung umfaßt jedoch auch solche Ausführungsformen, bei denen die Drehmitnehmer 8 und die Drehmitnahmenuten 7 andere Abmessungen, Flächen- und Winkelverhältnisse aufweisen. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform besitzen bei spielsweise die beiden einander diametral gegenüberliegenden Drehmitnehmer bzw. Drehmitnahmenuten nicht gleiche, sondern ungleiche Profile, um zu erreichen, daß ein Werkzeug mit dem Schaft 3 nur in einer einzigen Position in die Aufnahmeboh rung 2 der Aufnahme 1 eingesetzt werden kann. Ungleiche Pro file können z. B. durch unterschiedliche Breiten und/oder un terschiedliche radiale Tiefen der Drehmitnehmer bzw. der zu diesen komplementär ausgebildeten Drehmitnahmenuten verwirk licht sein.

Claims

1. Einrichtung an Werkzeugmaschinen zur Drehmomentübertragung auf Werkzeuge, mit mindestens zwei am Ende des Werkzeugschaf tes (3) offen ausmündenden, einander diametral gegenüberlie genden Drehmitnahmenuten (7) und in diese eingreifenden Dreh mitnehmern (8) der Werkzeugaufnahme (1) der Maschine und mit mindestens einem in der Werkzeugaufnahme (1) radial beweglich angeordneten Verriegelungskörper (5) für den Eingriff in eine in axialer Richtung beidseitig geschlossene Verriegelungsnut (4) im Werkzeugschaft (3), dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmitnehmer (8) einen stufenförmig in Richtung auf die Drehachse verjüngten Querschnitt und in jeder Drehrichtung jeweils mindestens zwei stufenförmig gegeneinander versetzte Drehmitnahmeflächen (F₁, F₂) aufweisen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Drehmitnahmeflächen (F₁, F₂) in unterschiedlicher radialer Tiefe befinden.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die Drehmitnahmeflächen (F₁, F₂) ebene Flächen sind.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die Drehmitnahmeflächen (F₁, F₂) radial oder nahezu radial verlaufen.

5. Werkzeug zum Einsetzen in die Aufnahmebohrung (2) einer mindestens zwei einander diametral gegenüberliegende Drehmit nehmer (8) und mindestens einen radial beweglich angeordneten Verriegelungskörper (5) aufweisenden Werkzeugaufnahme (1) einer Werkzeugmaschine, insbesondere einer eine Einrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 aufweisenden Werkzeugma schine, mit mindestens zwei am Ende des Werkzeugschaftes (3) offen ausmündenden, einander diametral gegenüberliegenden Drehmitnahmenuten (7) und mindestens einer in axialer Rich tung beidseitig geschlossenen Verriegelungsnut (4) im Werk zeugschaft (3), dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmitnahme nuten (7) sich stufenförmig in Richtung auf die Drehachse verjüngende Flanken und in jeder Drehrichtung jeweils minde stens zwei stufenförmig gegeneinander versetzte Drehmitnahme flächen (f₁, f₂) aufweisen.

6. Werkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Drehmitnahmeflächen (f₁, f₂) in unterschiedlicher radia ler Tiefe befinden.

7. Werkzeug nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmitnahmeflächen (f₁, f₂) ebene Flächen sind.

8. Werkzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, daß die Drehmitnahmeflächen (f₁, f₂) radial oder nahezu radial verlaufen.

9. Werkzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, daß die Drehmitnahmenuten (7) einen ein- oder mehr fach abgestuften Nutgrund (9, 9a) aufweisen.

10. Werkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmitnahmenuten (7) symmetrisch zu einer durch die Drehach se in Axialrichtung verlaufenden Ebene ausgebildet sind.

11. Werkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Nutgrund in eine ungerade Zahl 3 von Teilbereichen (9, 9a) aufgeteilt ist, deren radiale Tiefe (t₁, t₂) verschieden, im mittleren Bereich (9) aber am größten ist (t₁ t₂).

12. Werkzeug nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch ge kennzeichnet, daß alle Teilbereiche (9, 9a) des Nutgrundes durch ebene Flächen gebildet sind.

13. Werkzeug nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch ge kennzeichnet, daß die Drehmitnahmeflächen (f₁, f₂) jeweils in Diagonalebenen liegen, die sich unter Mittelpunktswinkeln (α, β) schneiden, die zwischen 90° und 15° liegen.

14. Werkzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß es zwei auf einer ersten Diagonalen gegenüberliegende Verriege lungsnuten (4) und zwei auf einer zweiten, gegenüber der er sten um 90° winkelversetzten Diagonalen gegenüberliegende Drehmitnahmenuten (7) aufweist, daß die Flanken der Drehmit nahmenuten (7) durch je zwei stufenförmig gegeneinander ver setzte, radial verlaufende Drehmitnahmeflächen (f₁, f₂) ge bildet sind, die sich in unterschiedlicher radialer Tiefe befinden, daß der Nutgrund einfach abgestuft und in seinen drei Teilbereichen (9, 9a) durch ebene Flächen gebildet ist, wobei sich die beiden äußeren Teilbereiche (9a) in geringerer radialer Tiefe (t₂) befinden als der mittlere Bereich (9).

15. Werkzeug nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der größte Mittelpunktswinkel (α) 72° ± 1° und der kleinste Mittelpunktswinkel (β) 30° ± 30′ betragen.