DE60029003T2

DE60029003T2 - Schaftinstallationsstruktur und schneidwerkzeug

Info

Publication number: DE60029003T2
Application number: DE60029003T
Authority: DE
Inventors: Masaaki Miyanaga
Original assignee: MIYANAGA MIKI KK; Miyanaga KK
Current assignee: MIYANAGA MIKI KK; Miyanaga KK
Priority date: 1999-10-19
Filing date: 2000-10-10
Publication date: 2007-07-05
Anticipated expiration: 2020-10-11
Also published as: EP1238732A1; EP1238732A4; AU7559400A; ATE330743T1; ATE407758T1; CN1327995C; US6966730B1; DE60029003D1; HK1074185A1; AU754099B2; TW526105B; CA2385578A1; CN1379705A; HK1048616B; DE60040246D1; CN100537090C; ES2269182T3; CN1611314A; ES2314525T3; JP3609054B2

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaftbefestigungsstruktur, die einen Schaft an einer Welle auf einem Bohrgerät mit einem Handgriff befestigen kann, das heißt schnell und leicht, und die Kombination einer solchen Schaftbefestigungsstruktur mit einer Schneideeinrichtung.
Allgemeiner Stand der Technik
Bisher gab es eine Schaftbefestigungsstruktur des so genannten „Schraubverriegelungstyps", die den Schaft eines Bohrers an einer Welle befestigen konnte, die an ihrem Basisende mit einer Drehwelle eines Bohrgeräts (elektrischer Handbohrer oder Bohrmaschine) befestigt ist, indem mit einer Schraube seitlich verriegelt wird. Derzeit wiegt diese Welle des Schraubverriegelungstyps weltweit vor.
Eine derartige Schaftbefestigungsstruktur des Schraubverriegelungstyps bietet jedoch geringe Funktionsfähigkeit, weil sie erfordert, dass die Schraube zum Abnehmen und Befestigen von Bohrern anhand eines Werkzeugs, wie zum Beispiel eines Sechskantschlüssels bei jedem Wechsel des Durchmessers einer zu bohrenden Bohrung abgenommen und gelockert und festgezogen wird.
Um ein solches Problem zu lösen, wurde eine Schaftbefestigungsstruktur mit einem Aufbau bereitgestellt, die einen Schaft abnehmbar an einer Welle befestigt, wobei ein Befestigungs-/Abnahmering zum Befestigen und Abnehmen des Schafts bereitgestellt ist, der bedient werden kann (drehbar oder schiebbar), um zu bewirken, dass ein Verriegelungselement, das in die Schaftbefestigungsbohrung der Welle ragt, von der Schaftbefestigungsbohrung zurückgezogen wird und dadurch die Verriegelung zwischen dem Verriegelungselement und dem eingreifenden Abschnitt, der an der äußeren Peripherie des Schafts eines Bohrers bereitgestellt ist, freigegeben wird (japanisches Patent Amtsblatt Nr. HEI 10-537512).
Derartige Schaftbefestigungsstrukturen, die einen Schaft an einer Welle befestigen können, indem dieser Befestigungs-/Abnahmering betätigt wird, umfassen: die des so genannten Typs „mit einem Handgriff", die den Schaft an der Welle befestigen können, ohne eine Operation eines Technikers an dem Befestigungs-/Abnahmering zu erfordern, und die des so genannten Typs „mit zwei Handgriffen", die den Schaft an der Welle befestigen können, indem der Befestigungs-/Abnahmering betätigt wird. Bei beiden Typen gibt es technische Probleme, die unten beschrieben werden.
Erstens bewegt sich sowohl in dem Fall der Schaftbefestigungsstruktur des Typs mit einem Handgriff als auch in dem der Schaftbefestigungsstruktur mit zwei Handgriffen der Schaft eines Bohrers axial frei innerhalb eines sehr kleinen Maßes im Vergleich zu der Welle aufgrund maßlicher Toleranzen (darunter Maschinenbearbeitungs-, Montagetoleranzen und dergleichen). Spezifisch und obwohl der Schaft positioniert wird, indem das Verriegelungselement auf der Wellenseite veranlasst wird, in den Eingriffsabschnitt auf der Schaftseite im Augenblick des wie oben beschriebenen Befestigens einzugreifen, bewegt sich der Schaft des Bohrers axial frei innerhalb eines sehr kleinen Maßes im Vergleich zu der Welle aufgrund des so genannten „Spiels" zwischen dem Verriegelungselement und einem anderen Abschnitt der Welle, der das Verriegelungselement hält, und dem „Spiel" zwischen dem Verriegelungselement und dem Eingriffsabschnitt auf der Schaftseite. In dem Fall, in dem ein Bohrvorgang durchgeführt wird, bei dem ein Bohrgerät verwendet wird, das einen Spanbrechermechanismus verwendet, versetzt daher die oben erwähnte freie Bewegung des Schafts den Spanbrechvorgang oder dämpft ihn beträchtlich. Daher funktioniert der Spanbrechermechanismus nicht effektiv und kann daher streifenförmige Späne, die während eines Schneidvorgangs erzeugt werden, nicht brechen. Zu bemerken ist, dass der oben erwähnte Spanbrechermechanismus einen Mechanismus betrifft, bei dem das Zuführen eines Bohrers in die axiale Richtung variiert oder stoppt oder die Zuführrichtung in entsprechenden Intervallen umkehrt, um dadurch streifenförmige Späne, die von der Schneidkante erzeugt werden, in Fragmente zu brechen.
Zweitens ist die Schaftbefestigungsstruktur mit einem Handgriff des früheren Stands der Technik derart gebaut, dass ein Stützelement, das das Verriegelungselement daran hindert, in die Schaftbefestigungsbohrung der Welle zu ragen, von dem Basisende der Welle mit einer Feder gedrückt wird, um seitlich von dem Verriegelungselement zu positionieren. Die Bauweise dieses Abschnitts ist kompliziert, was eine Teileanzahl erhöht. Ferner und weil die Schaftbefestigungsstruktur zusammengebaut werden muss, während das Stützelement angetrieben wird, um aus der Schaftbefestigungsbohrung zu deren Öffnung zu springen, und weil die Feder gegen das Stützelement drückt, die in ihrem zurückgehaltenen Zustand gehalten werden, ist ein solches Zusammenbauen komplex und erfordert daher eine Handfertigkeit.
Drittens wird beim Bohren eine Bohrung mit einem Bohrer, der an einer Schaftbefestigungsstruktur des Typs mit einem Handgriff oder mit zwei Handgriffen befestigt ist, wenn ein Drehmoment, insbesondere ein Schlagdrehmoment während des Bohrvorgangs ausgeübt wird, die Kante des Eingriffsabschnitts des Schafts verformt, um radial aus dem Verriegelungselement auswärts zu ragen, was zu einer solchen Belästigung führt, dass der Schaft aufgrund der Unterbringung dieses vorstehenden Teils nicht aus der Welle gezogen werden kann. In einem solchen Fall wird der Bohrvorgang während langer Zeit unterbrochen, was große wirtschaftliche Einbußen bedingt. Das freie Bewegen des Schafts zu der Welle aufgrund der oben erwähnten Maßtoleranzen tritt auch in die Drehrichtung (Umfangsrichtung) des Schafts auf. In einem solchen Fall, wird insbesondere die Größe einer solchen Verformung vergrößert.
US-A-4 577 875 offenbart eine Schaftbefestigungsstruktur gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1.
Kurzdarstellung der Erfindung
Die Erfindung stellt eine Schaftbefestigungsstruktur gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 und eine Kombination einer solchen Schaftbefestigungsstruktur mit einem Bohrer gemäß Anspruch 5 bereit.
Kurzdarstellung der Zeichnungen
1 ist eine Ansicht, die den Gesamtbau einer Schaftbefestigungsstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, wobei entgegen gesetzte Seiten der Struktur in Bezug auf eine Mittenlinie in verschiedenen Schnitten gezeigt sind.
2 ist eine auseinander gezogene Ansicht, teilweise im Schnitt der in 1 gezeigten Teile.
3 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die einen Abschnitt III zeigt, der in 1 umkreist ist.
4(a) ist eine Querschnittansicht entlang der Linie IVa-IVa, sie in die Richtung, die von dem Pfeil in 2 angezeigt ist, betrachtet, und 4(b) ist eine Querschnittansicht entlang der Linie IVb-IVb, sie in die Richtung, die von dem Pfeil in 1 angezeigt ist, betrachtet.
5(a) ist eine vergrößerte Bruchteilschnittansicht, die die Form einen Nockenfläche zeigt, die ein Verriegelungs element des Befestigungs-/Abnahmerings, der in 4(a) gezeigt ist, betätigt, und 5(b) ist eine vergrößerte Bruchteilschnittansicht, die einen Abschnitt Vb zeigt, der mit einer Linie mit langen Strichen im Wechsel mit je zwei Punkten in 4(b) umkreist ist, um einen Zustand des Verriegelungselements zu veranschaulichen, das von der in 5(a) gezeigten Nockenfläche in das Innere einer Schaftaufnahmebohrung gedrückt wird.
6(a) ist eine Schnittansicht in einem Schnitt, der sich durch eine Durchgangsbohrungsmitte erstreckt, von Durchgangsbohrungen, die an einem Spitzenabschnitt eines Wellenkörpers definiert sind, um das Verriegelungselement aufzunehmen, und 6(b) ist eine vergrößerte Schnittansicht einer Schaftaufnahmebohrung, die in 6(a) gezeigt ist.
7(a) ist eine Ansicht, die den Bau einer Spiralfeder zeigt, die in die Schaftbefestigungsbohrung, die in 1 gezeigt ist, zu passen ist, und 7(b) ist eine Ansicht, die den Bau eines Wellenkörpers zeigt, in welchen die Spiralfeder, die in 7(a) gezeigt ist, zu passen ist, wobei die rechte Seite des Wellenkörpers von der Mittenlinie im Schnitt gezeigt ist.
8(a) ist eine seitliche Aufrissansicht, die den Bau einer Spiralfeder zeigt, die den Befestigungs-/Abnahmering, der in den 1 und 2 gezeigt ist, vorspannt, und 8(b) ist eine Ansicht von unten der in 8(a) gezeigten Spiralfeder.
9 ist eine Ansicht, die den Gesamtbau einer Schaftbefestigungsstruktur gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
10 ist eine teilweise Schnitt-Seitenaufrissansicht, die den Gesamtbau einer Schaftbefestigungsstruktur gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zeigt.
11 ist eine Schnittansicht entlang der Linie XI-XI in die von dem Pfeil in 10 gezeigte Richtung betrachtet.
12 ist eine vergrößerte Seitenaufrissansicht, teilweise im Schnitt, des Baus einer in 10 gezeigten Welle.
13 ist eine Schnittansicht entlang der Linie XIII-XIII in die von dem Pfeil in 12 gezeigte Richtung betrachtet.
14(a) ist eine vergrößerte Bruchteilschnittansicht der Schaftbefestigungsbohrung, die in 10 gezeigt ist, in einem Zustand vor dem Einpassen des Bohrers in die Schaftaufnahmebohrung der Welle, und 14(b) ist eine Bruchteilschnittansicht entlang der Linie b-b, in die Richtung, die von dem Pfeil in 14(a) gezeigt ist, betrachtet.
15(a) ist eine vergrößerte Bruchteilschnittansicht der Schaftbefestigungsbohrung, die in 10 gezeigt ist, in einem Zustand während des Einpassens des Bohrers in die Schaftbefestigungsbohrung der Welle, und 15(b) ist eine Bruchteilschnittansicht entlang der Linie b-b, in die Richtung, die von dem Pfeil in 15(a) gezeigt ist, betrachtet.
16(a) ist eine vergrößerte Bruchteilschnittansicht der Schaftbefestigungsbohrung, die in 10 gezeigt ist, in einem Zustand, in dem der Bohrer komplett in die Schaftbefestigungsbohrung der Welle gepasst ist, und 16(b) ist eine Bruchteilschnittansicht entlang der Linie b-b, in die von dem Pfeil in 16(a) gezeigte Richtung betrachtet.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen
In den 1 und 2 bezeichnet A eine Welle, die an der Bohrgerätseite gesichert ist, B bezeichnet einen Bohrer, der ein Basisende hat, das mit einem Schaft 7 versehen ist, der an der Welle A zu befestigen und abzunehmen ist, und eine Spitze, die mit einer Schneidkante 15 versehen, ist, C bezeichnet einen Mittenstift zum Positionieren des Bohrers B im Zeitpunkt des Bohrens, der als ein Ein-Aus-Ventil für das Zuführen eines Kühlmittels dient und kernförmige ausgeschnittene Späne aus der Innenseite des Schneiders auslädt.
Wie in 1 oder 2 gezeigt, hat die Welle A eine Öffnung 2A einer Schaftaufnahmebohrung 2 an einer Spitze (das untere Ende in den 1 und 2) eines Wellenkörpers 1. Auf einem äußeren Peripherieabschnitt des Wellenkörpers 1 neben dem Basisende der Öffnung 2A ist ein Befestigungs-/Abnahmering 3 angeordnet, so dass der Ring 3 umfänglich auf einer äußeren Peripheriefläche 1a des Wellenkörpers 1 dreht.
Bei dieser Ausführungsform wird der Befestigungs-/Abnahmering 3 von einer Spiralfeder 4 wie der, die in den 8(a) und 8(b) gezeigt ist, in eine Umfangsrichtung vorgespannt, nämlich in den Uhrzeigersinn, von der Seite der Öffnung 2A her betrachtet, und gegen den Uhrzeigersinn, von der entgegen gesetzten Richtung her betrachtet (wie in 4 gezeigt, siehe Richtung, die von dem Pfeil K angezeigt wird). Wie in den 2 und 3 gezeigt, ist die Spiralfeder 4 zwischen dem Wellenkörper 1 und dem Befestigungs-/Abnahmering 3 angeordnet. Wie in 2 gezeigt, hat die Spiralfeder 4 ein Ende 4a, das in den Befestigungs-/Abnahmering 3 eingreift, und das entgegen gesetzte Ende 4b, das in den Wellenkörper 1 eingreift.
Was die Betriebsrichtung des Befestigungs-/Abnahmerings betrifft, kann der Ring konfiguriert werden, um nicht in Umfangsrichtung sondern axial beweglich zu sein.
Wie in den 2, 4 und 6(a) gezeigt, definiert ein Abschnitt des Wellenkörpers 1 um den der Befestigungs-/Abnahmering 3 liegt, Durchgangsbohrungen 2E, die sich radial durch den Abschnitt zum Aufnehmen von metallischen (oder anderem Material, wie zum Beispiel Keramik) kugelförmigen Körpern (Bälle) 5 erstrecken, die als Verriegelungselemente an drei gleichmäßig beabstandeten Stellen umfänglich auf dem Wellenkörper 1 dienen. Bei dieser Ausführungsform hat jede Durchgangsbohrung 2E einen radial inneren Kantenabschnitt, der mit ringförmigen (oder eine Form beabstandeter Segmente eines Rings) Vorsprüngen 2e ausgebildet ist, um jeden kugelförmigen Körper 5 daran zu hindern, sich radial nach innen von dem Wellenkörper 1 zu trennen, wie in der vergrößerten Ansicht in 6(b) gezeigt. Mit anderen Worten ist jeder kugelförmige Körper 5 so angeordnet, dass er von einem Zustand, in dem der kugelförmige Körper 5 teilweise aus der inneren Umfangsfläche 2d der Schaftaufnahmebohrung 2 des Wellenkörpers 1 vorragt (siehe 3), zu einem radial auswärts zurückgezogenen Zustand (siehe 2) zurückgezogen werden kann.
Wie in der vergrößerten Ansicht in 3 gezeigt, hat der in 1 und 2 gezeigte Befestigungs-/Abnahmering 3 eine Innenperipherie, die mit einem konkaven Abschnitt 3A gebildet ist, der an der äußeren Peripherie jedes kugelförmigen Körpers 5 anliegt, um den kugelförmigen Körper 5 radial nach innen zu drücken. Wenn dieser konkave Abschnitt 3A im horizontalen Schnitt (Querschnitt) betrachtet wird, umfasst er eine Nockenfläche (Druckfläche) 3C der Konfiguration, die in der vergrößerten Ansicht in 5(a) gezeigt ist. Spezifisch umfasst die Nockenfläche 3C einen C-förmigen Aufnahmeabschnitt 3a zum Halten jedes kugelförmigen Körpers 5 in einem Zustand, in dem der kugelförmige Körper 5 komplett auswärts von der inneren peripheren Fläche 2d der Schaftaufnahmebohrung 2 des Wellenkörpers 1 zurückgezogen ist, nämlich in einem Zustand, in dem der kugelförmige Körper 5 nicht von der inneren peripheren Fläche 2d der Schaf taufnahmebohrung 2 nach innen ragt, wobei eine abgeschrägte Fläche 3t ein Ende durchgängig mit einer inneren peripheren Fläche 3f des konkaven Abschnitts 3A des Befestigungs-/Abnahmerings 3 und auf einen sehr kleinen Schrägwinkel zulaufend (spezifisch bei dieser Ausführungsform ein Schrägwinkel von etwa 2 bis etwa 5 Grad) hat, um eine „Keilaktion" durchzuführen, die den kugelförmigen Körper 5 nach innen drückt, und eine Verbindungsfläche 3b, die die abgeschrägte Fläche 3t mit dem C-förmigen Abschnitt 3a verbindet. Aufgrund der Nockenfläche 3C kann der kugelförmige Körper 5 in jeder Durchgangsbohrung 2E funktionieren, um den auswärts zurückgezogenen Zustand von der inneren Peripherie der Schaftaufnahmebohrung 2 und die von der inneren Peripherie der Schaftaufnahmebohrung 2 vorragende Stellung einzunehmen. Der oben genannte „Schrägwinkel" betrifft einen Winkel α, den die schräge Fläche 3t mit einem Referenzkreis (siehe 5(a)) bildet.
Der Abschnitt um welchen der Befestigungs-/Abnahmering 3 an dem Spitzenabschnitt des Wellenkörpers 1 angeordnet ist, ist maßlich in die Richtung der Stärke kleiner (dünner) als der Durchmesser jedes kugelförmigen Körpers 5. Wie in 5(b) gezeigt, wirkt die schräge Fläche 3t ständig, um jeden kugelförmigen Körper 5 in einen Zustand nach innen zu drücken, bei dem der konkave Eingriffsabschnitt 7B, der an dem Schaft 7 des Bohrers B gebildet wird, berührt wird. Dieser Drückvorgang wird durch die Spiralfeder 4 verursacht, die den Befestigungs-/Abnahmering 3 gegen den Uhrzeigersinn in 5 vorspannt. An dem Basisende (das obere Ende in 1 bis 3) des Befestigungs-/Abnahmerings 3 sind ein plattenförmiges Kappenelement 3P zum Verhindern des Eintretens von Staub, und ein Verriegelungsschnappring 3S, der sich über dem Kappenelement 3P befindet, um den Befestigungs-/Abnahmering 3 und das Kappenelement 3P an ihre jeweiligen Lage axial positioniert zu befestigen, angeordnet. In das untere Ende des Befestigungs-/Abnahmerings 3 greift ein Kragenabschnitt 1t ein, der an dem unteren Ende des Wellenkörpers 1 ausgebildet ist.
Wie in 2 gezeigt, ist zwischen dem Schaft 7 des Bohrers B, der in die Schaftaufnahmebohrung 2 der Welle A zu passen ist, und einem Abschnitt, der sich unter dem Schaft 7 befindet, ein Schrittabschnitt 7A ausgebildet, der einen kleineren Durchmesser auf der Seite des Schafts 7 hat. Auf der Basisendseite des Schrittabschnitts 7A ist der Schaft 7 mit einem Eingriffsabschnitt 7B zum Verriegeln jedes kugelförmigen Körpers 5 ausgebildet. Der Eingriffsabschnitt 7B weist einen konischen (zulaufend schüsselförmig) konkaven Abschnitt auf.
Der Schrittabschnitt 7A liegt an einer Spitzenseite (Seite mit offenem Ende) 2D der Welle A an, um das Einfügen des Bohrers B in die Schaftaufnahmebohrung 2 weiter einzuschränken. Das Maß L7 von dem Schrittabschnitt 7A zu der Mitte des Eingriffsabschnitts 7B ist leicht kleiner als das Maß L5 von der Spitzenseite 2D der Welle A zu der Mitte jedes kugelförmigen Körpers 5, insbesondere stellt diese Anordnung eine Ablenkung zu der die maßliche Toleranz verringernden Seite bereit. Das bedeutet, dass das Bereitstellen einer Verringerung um eine Länge q (q = L5 – L7) die Positionsbeziehung zwischen relevanten Bauteilen ablenken lässt (abgelenktes Maß q), so dass eine Maßbeziehung bereitgestellt wird, bei der jeder kugelförmige Körper 5 auf der schrägen Fläche 7a anliegt, die sich näher an der Basisendseite befindet als die Mitte des schrägen schüsselförmigen Eingriffsabschnitts 7B, und gleichzeitig nicht (mit einem Abstand g) an der schrägen Fläche 7b anliegt, die näher an der Spitzenseite als an der Mitte des schrägen schüsselförmigen Eingriffsabschnitts 7B liegt.
Wie in 7(b) gezeigt, ist an dem Basisendabschnitt der Schaftaufnahmebohrung 2 der Welle A ein Gewindebefestigungsmittel ausgebildet, das heißt ein ringförmiger konvexer Abschnitt 2r, der einen kleineren Durchmesser hat als der Innendurchmesser der Schaftaufnahmebohrung 2, an welchem ein Basisendabschnitt 9B einer Spiralfeder 9, die in 7(a) gezeigt ist, durch Schrauben (oder Eingreifen) befestigt ist. Bei dieser Ausführungsform ist die Spiralfeder 9 so bemessen, dass sie in der Schaftaufnahmebohrung 2 untergebracht wird, wobei ihre äußere Peripherie in Gleitkontakt mit der Innenperipherie der Schaftaufnahmebohrung 2 ist (genauer genommen mit einem leichten Abstand dazwischen), wie in 1 und 2 gezeigt.
Die Spiralfeder 9 funktioniert, um den Bohrer B, der in die Schaftaufnahmebohrung 2 gepasst ist, in eine Richtung so vorzuspannen, dass der Bohrer B von ihrer Federkraft gelöst wird. Wie in den 2 und 7(a) gezeigt, ist ein Spitzenabschnitt 9A der Spiralfeder 9 so ausgebildet, dass der Gewindegang der Feder im Wesentlichen gleich ist wie der Durchmesser des Drahts, der die Spiralfeder bildet, das heißt sie ist so gebildet, dass benachbarte Windungen des Drahts näher aneinander liegen. Der Spitzenabschnitt 9A, in welchem Windungen des Drahts dicht bereitgestellt sind, drückt jeden kugelförmigen Körper 5 radial in den Zustand nach außen, in dem der Bohrer B nicht an der Schaftaufnahmebohrung 2 (siehe 2) befestigt ist, und vermeidet daher, dass der kugelförmige Körper 5 zu der Seite der Schaftaufnahmebohrung 2 ragt. Obwohl diese Ausführungsform einen Draht mit kreisförmigem Querschnitt als Draht verwendet, der die Spiralfeder 9 bildet, ist es möglich, einen Draht zu verwenden, der einen quadratischen Querschnitt hat. Eine solche Anordnung ist vorzuziehen, weil benachbarte Windungen des Drahts die äußere periphere Fläche der Spiralfeder im Wesentlichen flach machen können.
Wie in der vergrößerten Ansicht in 3 gezeigt, ist die Basisendseite (die obere Endseite der 1) 7U des Bohrers B konfiguriert, um an die Spitzenseite (untere Endseite in 1) 9L der Spiralfeder 9 anzuliegen.
Wie in den 1, 2 und 7(b) gezeigt, ist in der Mitte der Schaftaufnahmebohrung 2 ein Sackloch 11 koaxial zu der Schaftaufnahmebohrung 2 ausgebildet, um eine Spiralfeder 12 aufzunehmen, um den Mittenstift C zu der Spitze zu drücken. Dieses Sackloch 11 dient auch als ein Teil eines Verlaufs zum Zuführen eines Kühlmittels zu einem Bohrabschnitt an der Spitze des Bohrers und kommuniziert mit einem sich radial erstreckenden Kühlmittelzuführverlauf 14, um das Zuführen des Kühlmittels zu der Spitze des Bohrers von einem Ring (nicht gezeigt, siehe Ring 16 in 9) auf der befestigten Seite, die den Wellenkörper 1 zum Drehen stützt, zu erlauben.
Wie in 3 gezeigt, hat der schräge schüsselförmige konkave Abschnitt, der den Eingriffsabschnitt 7B des Bohrers B bildet, einen Außenkantenabschnitt 7c, der von der äußeren Peripherie des Schafts 7 eingebeult ist, insbesondere ist der äußere Kantenabschnitt 7c abgefast. Das bedeutet, dass der äußere Kantenabschnitt 7c bei des Eingriffsabschnitts 7B bei dieser Ausführungsform mit einem niedrigeren Winkel (stumpfer) ausgebildet ist als der Schrägwinkel der Fläche, die sich von der Mitte erstreckt. An Stelle des Abfasens kann man jedoch den Durchmesser des Abschnitts des Schafts 7, an dem der Eingriffsabschnitt 7B liegt? kleiner machen als den Durchmesser des anderen Abschnitts des Schafts 7, wie mit einer Linie mit langen Strichen im Wechsel mit je zwei Punkten in 1 und 2 angezeigt. Alternativ, obwohl nicht gezeigt, kann man eine äußere periphere Fläche des Schafts 7 in dem Abschnitt, in dem der Eingriffsabschnitt 7B liegt, in eine flache Fläche schneiden.
Bei dieser Ausführungsform befinden sich die Eingriffsabschnitte 7B des Bohrers B auf der äußeren Peripherie des Schafts 7 an drei umfänglich gleichmäßig verteilten Stellen gemäß den kugelförmigen Körpern, wie in 4(b) gezeigt.
Die kugelförmigen Körper 5 sowie die Eingriffsabschnitte 7B können jedoch an zwei, vier oder fünf Punkten oder mehr angeordnet werden. Eine Anordnung mit drei oder mehreren Punkten, an welchen sie angeordnet werden, ist zum festen Eingreifen des Schafts 7 zentral in der Bohrung 2 vorzuziehen.
Die Schaftbefestigungsstruktur und der Bohrer, die so gebaut sind, stellen die folgenden Effekte bereit. Beim Einpassen des Bohrers B in die Schaftaufnahmebohrung 2 der Welle A, reicht es, den Schaftabschnitt 7 einfach in die Schaftbefestigungsbohrung 2 der Welle A einzufügen, bis der Schrittabschnitt 7A des Bohrers B an der Spitzenseite (Seite mit offenem Ende) 2D der Welle anliegt, während eine Hand einen Abschnitt des Bohrers B hält, der tiefer ist als der Schaft 7. Mit anderen Worten ist es möglich, den Bohrer B in die Welle A durch einfaches Einfügen mit einer Hand und mit einem Handgriff einzupassen.
Das Einfügen des Schafts 7 bewirkt, dass die untere Endfläche 9L der Spiralfeder 9 an der Basisendfläche 7U des Schafts 7 anliegt und daher nach oben gedrückt wird, so dass jeder kugelförmige Körper 5, der von der äußeren Peripheriefläche des Spitzenabschnitts 9A der Spiralfeder 9 zurückgehalten wurde, teilweise in die Schaftaufnahmebohrung 2 des Wellenkörpers 1 ragt und in jeweils einen der Eingriffsabschnitte 7B eingreift, die an dem Schaft 7 des Bohrers B ausgebildet sind (siehe 5(b). In diesem Zeitpunkt ist es in bestimmten Fällen erforderlich, dass der Bohrer B umfänglich durch einen passenden Winkel zu der Welle A gedreht wird, um Umfangspositionierung zwischen dem kugelförmigen Körper 5 und dem Eingriffsabschnitt 7B zu erzielen. Wenn der kugelförmige Körper 5 wie oben beschrieben teilweise in die Schaftaufnahmebohrung 2 ragt, wird der Befestigungs-/Abnahmering 3, der bisher gegen die Vorspannkraft der Spiralfeder 4 mit der Hilfe des kugelförmigen Körpers 5 wie in 4(a) gewirkt hat, durch die Vorspann kraft der Spiralfeder 4 gedreht, um den in 4(b) gezeigten Zustand einzunehmen. In diesem Zustand wird jeder kugelförmige Körper 5 von der Außenseite her mit einer starken Kraft, die sich durch das Verdoppeln der Federkraft der Spiralfeder 4 durch die „Keilaktion" der schrägen Fläche 3t ergibt, die einen sehr kleinen Schrägwinkel hat, der an dem Befestigungs-/Abnahmering 3 ausgebildet ist, nach innen gedrückt. Daher und auch wenn etwas Spiel in die radiale Richtung besteht, erlaubt es die „Keilaktion" dem Bohrer B, ohne Rattern gehalten zu werden.
In dem Zustand, in dem die kugelförmigen Körper 5 jeweils in die Eingriffsabschnitte 7B wie oben beschrieben eingreifen, kann sich der Bohrer B aufgrund dieses Eingriffs gemeinsam mit der axialen Positionierung zwischen dem Schrittabschnitt 7A des Bohrers B und der Spitzenseite (Seite mit offenem Ende) 2D der Welle, die den Einschnürungsmechanismus bilden, axial nicht frei bewegen.
Spezifisch liegt jeder kugelförmige Körper 5 in dem Zustand, in dem der Schrittabschnitt 7A des Bohrers B an der Spitzenseite (Seite mit offenem Ende) 2D der Welle anliegt und daher nicht weiter eingefügt werden kann, starr an der Fläche 7a des entsprechenden Eingriffsabschnitts 7B auf der Basisendseite an und definiert den Abstand g zu der Fläche 7b auf der Spitzenseite, so dass sich der Bohrer B in einem Zustand befindet, in dem er sich absolut nicht frei zu der Welle A bewegen kann.
Daher bewegt sich der Bohrer B, der so in die Welle A gepasst ist, beim Bohren eines Metalls oder dergleichen mit dem Bohrer B, auch wenn die Welle A sich mit entsprechendem Timing aufgrund des Betätigens des Spanbrechermechanismus axial bewegt, in einem Zustand, in dem er fest und eng axial und umfänglich in die Welle A gepasst ist, und erlaubt daher das Ausführen einer erstrebenswerten Spanbrechaktion.
Auch wenn eine Schlagkraft aus irgendeinem Grund in die Drehrichtung wirkt und einen Abschnitt des Eingriffsabschnitts 7B in Anlage auf dem kugelförmigen Körper 5 während eines solchen Bohrvorgangs verformt, ragt ein solcher verformter Abschnitt nicht radial über den äußeren Umfang des Schafts des Bohrers B nach außen, denn der äußere Kantenabschnitt des Eingriffsabschnitts 7B ist abgefast (oder weil der Durchmesser des Schafts kleiner ist). Daher und wenn der Bohrer B von der Welle A entfernt werden soll, weist die Schaftbefestigungsstruktur keinen solchen Vorfall auf, bei dem der Bohrer wie beim früheren Stand der Technik nicht mehr von der Welle A gelöst werden kann. Mit anderen Worten kann man durch einfaches Drehen des Befestigungs-/Abnahmerings 3 gegen die Vorspannkraft der Spiralfeder 4 den Bohrer B aus der Schaftaufnahmebohrung 2 der Welle A entfernen. Die oben genannte Verformung kann daher effektiv verringert werden, weil die oben genannte „Keilaktion" Spiel in die radiale Richtung eliminiert, so dass eine beliebige externe Schlagkraft nicht funktioniert.
Da die Schaftbefestigungsstruktur der vorliegenden Ausführungsform so gebaut ist, dass der Spitzenabschnitt der Spiralfeder 9 da, wo benachbarte Windungen des Drahts näher aneinander liegen, jeden kugelförmigen Körper 5 vom Hineinragen nach innen wie oben beschrieben zurückhält, und weil die Spiralfeder 9 so gebaut ist, dass sie in die Schaftaufnahmebohrung 2 durch einfaches Gewindebefestigen (oder durch Eingreifen) an dem ringförmigen konvexen Abschnitt 2r auf der Basisendseite der Schaftaufnahmebohrung 2 gepasst werden kann, kann man den Aufbau sehr einfach gestalten, um die Anzahl der Teile zu verringern und es einem Techniker, der nicht unbedingt ein Fachmann ist, zu erlauben, die Struktur einfach und schnell zusammenzubauen, so dass die Struktur zu einem niedrigeren Preis geliefert werden kann.
Es ist klar, dass an Stelle der in den 1 und 2 gezeig ten Ausführungsform eine Ausführungsform möglich ist, bei der der Passabschnitt R der Welle, die an dem drehenden Schaft auf der Bohrgerätseite zu befestigen ist, die so genannte „Morsekegel"-Konfiguration wie in 9 gezeigt haben kann. Was die Teile betrifft, die in den 1 und 2 nicht in 9 jedoch gezeigt sind, bezeichnet das Bezugszeichen 16 in 9 einen Ring, der den Wellenkörper 1 zum Drehen stützt, von dem ein Kühlmittel zu dem Sackloch 11 geliefert wird, das koaxial zu der Schaftaufnahmebohrung 2 durch einen sich radial erstreckenden Kühlmittelverlauf 14 geliefert werden kann, so dass die Zufuhr des Kühlmittels zu dem Schneidabschnitt an der Spitze des Bohrers B verwirklicht werden kann.
Die in den 1 bis 9 gezeigte Schaftbefestigungsstruktur und der Bohrer, der daran zu befestigen ist, sind für den Gebrauch bei Hochleistungsschneiden bestimmt, wie zum Beispiel relativ dicke Metalltafeln und dergleichen, während sich eine andere Ausführungsform, die in den 10 bis 16 gezeigt ist, von den vorhergehenden Ausführungsformen dadurch unterscheidet, dass sie eine Schaftbefestigungsstruktur und einen Bohrer, der daran zu befestigen ist, aufweist, die für den Gebrauch bei leichten Schneidarbeiten bestimmt sind und ein Furnier, ein dünnes Blech oder dergleichen bohren können. Die folgende Beschreibung betrifft diese Schaftbefestigungsstruktur und den daran zu befestigenden Bohrer. Da die Teile oder Anordnungen in 10 bis 16, die den 1 bis 9 gezeigten entsprechen, jeweilige Bezugszeichen tragen, bei welchen die Zahl 100 zu jedem Bezugszeichen hinzugefügt wurde, hält man sich an die Teile oder Anordnungen in den 1 bis 9. Spezifisch hat die Welle A grundlegend den gleichen Bau wie die in den 1 bis 9 gezeigten Ausführungsformen, was die Ausführungsformen der 10 bis 16 betrifft. Andererseits wird der Bohrer B bei dieser Ausführungsform hergestellt, indem ein Plattenwerkstoff mit einer Stärke von etwa 1 bis 2 mm geformt wird (wie zum Beispiel durch Pressformen), und hat einen Hohlschaft 107 an einem oberen Endabschnitt des Bohrers B, wobei der Schaft 107 umfänglich mit Eingriffsabschnitten 107B an drei regelmäßig beabstandeten Stellen zum Eingreifen in und metallischen kugelförmigen Körpern 105 entsprechend, die an der Welle A als Verriegelungselemente angeordnet sind, gebildet ist. Diese Eingriffsabschnitte 107B werden jeweils mit einer konkaven Konfiguration gebildet, die aus einem Abschnitt auf einer Kugelfläche durch Pressenformen bestehen. Bei dieser Ausführungsform ist die Krümmung des konkaven Abschnitts jedes Eingriffsabschnitts 107B im Wesentlichen gleich wie die auf jedem kugelförmigen Körper 105, und die Tiefe des konkaven Abschnitts des Eingriffsabschnitts 107B beträgt etwa 0,5 bis etwa 0,6 Mal die Größe der oben genannten Kugelfläche, obwohl sie in dem Bereich von etwa 0,4 bis etwa 1 Mal so groß sein kann wie die Kugelfläche. Da der Eingriffsabschnitt 107B durch Pressenformen wie oben beschrieben gebildet wird, hat der Eingriffsabschnitt 107B einen peripheren Kantenabschnitt 107c in einem rund abgefasten Zustand (oder Form) zu der äußeren Peripherie des Schafts 107.
Die Anzahl der Punkte, an welchen sich die oben genannten Eingriffsabschnitte 107B befinden, und die der Punkte, an welchen sich die kugelförmigen Körper 105 der Welle A als Verriegelungselemente befinden, ist nicht auf drei auf der jeweiligen Peripherie beschränkt, sondern kann auch vier, fünf oder mehr betragen.
Ein Schrittabschnitt 107A (in 14(a) gezeigt), der zwischen dem Schaft 107 und dem Abschnitt gebildet ist, der unter dem Schaft 107 liegt, ist bei dieser Ausführungsform weitgehend rund abgefast, und daher ist ein offenes Ende 102D (in 12 gezeigt) der Schaftaufnahmebohrung 102 der Welle A ebenfalls rund abgefast, um eine Einfügetiefe des Schafts in die Welle einzuschnüren.
Wie in 10 gezeigt, wird bei dieser Ausführungsform ein Mittenfräser D, der funktioniert, um beim Bohren Positionieren zu verwirklichen, drehend zentral zum Bohrer B angeordnet. Der Mittenfräser D hat einen oberen Endabschnitt 107U, der in einen Basisabschnitt 101 der Welle A gepasst und an der Wellenseite mittels einer Befestigungsschraube 120, die von außen zu der Mitte der Welle A geschraubt wird, an der Welle A befestigt. Ein Anliegeabschnitt des Mittenfräsers D, an den die Spitze der Befestigungsschraube 120 anliegt, ist flach abgefast.
Die obere Endfläche 107U des Schafts 107 des Bohrers B ist so konfiguriert, dass sie an die Spitze 109L der Spiralfeder 109, die in der Welle A angeordnet ist, anliegt, so dass, wenn der Bohrer B in die Schaftaufnahmebohrung 2 gepasst wird, die Spiralfeder 109 sich nach oben (zu dem Basisende) von dem in 14 gezeigten Zustand zu dem in 16 gezeigten Zustand über den in 15 gezeigten Zustand zusammenzieht, um zu bewirken, dass jeder kugelförmige Körper 105, der von dem Spitzenabschnitt 109A der Spiralfeder 109 radial nach außen gedrückt gehalten wurde, teilweise nach innen ragt und daher in den jeweiligen Eingriffsabschnitt 107B eingreift. Der so eingegriffene kugelförmige Körper 105 befindet sich zu der äußeren Peripherie von der inneren Peripherie des Befestigungs-/Abnahmerings 103 von der äußeren peripheren Seite, wie in 10 und 16 gezeigt, gedrückt.
Zu bemerken ist, dass das Bezugszeichen 122 einen Passabschnitt bezeichnet, der an dem Futter des Bohrers zu befestigen ist.
Die Ausführungsform der 10 bis 16 stellt daher die gleichen Effekte bereit wie die der Ausführungsformen, die in den 1 bis 9 gezeigt sind. Natürlich ist es bei den Schaftbefestigungsstrukturen und dem Bohrer gemäß der in den 10 bis 16 gezeigten Ausführungsform auch möglich, den Bohrer B an der Welle A mit „einem Handgriff" zu befes tigen.
Ferner ist klar, dass die in den 10 bis 16 gezeigte Ausführungsform ferner mit weiteren Merkmalen der Ausführungsformen der 1 bis 9 nach Bedarf versehen werden kann, und dass die Ausführungsform in diesem Fall zusätzlich die Effekte der Ausführungsform, die in den 1 bis 9 gezeigt sind, bereitstellen kann.
Obwohl jeder Eingriffsabschnitt 107B einen konkaven Abschnitt in der in den 10 bis 16 gezeigten Ausführungsform aufweist, kann der Eingriffsabschnitt 107B eine Durchgangsbohrung an Stelle eines solchen konkaven Abschnitts aufweisen.
Es ist klar, dass bei den Ausführungsformen die Spiralfeder zum Drücken des Schafts des Bohrers zu der offenen Seite auch als Lagerabschnitt dient, der gewöhnlich ein getrenntes Element ist, so dass die in der Konfiguration verwendeten Teile einfach werden, während es gleichzeitig möglich ist, die Anzahl der Teile zu verringern, das Zusammenbauen der Struktur zu erleichtern und die Zuverlässigkeit zu verbessern. Ferner kann die Schaftbefestigungsstruktur zu einem niedrigeren Preis geliefert werden.
Bei den Ausführungsformen, bei welchen die innere periphere Fläche des inneren Endabschnitts der Schaftaufnahmebohrung mit Gewindebefestigungsmitteln ausgebildet ist, wie zum Beispiel eine Rille für den Schraubeingriff mit einem Basisende der Spiralfeder, kann die Spiralfeder daran schraubbefestigt werden, indem das Basisende der Spiralfeder einfach in Schraubeingriff mit dem Gewindebefestigungsmittel gebracht wird, und die Schaftbefestigungsstruktur kann daher einfach mit weniger Teilen zusammengebaut werden. Eine derartige Anordnung ist hervorragend, weil ein Techniker, der nicht unbedingt ein Fachmann ist, die Struktur leicht und schnell zusammenbauen kann.
Bei den Ausführungsformen, bei welchen das Ende der Spiralfeder dem Spitzenabschnitt entgegen gesetzt in einen Eingriffsrillenabschnitt 18 (12) mit umfänglichem Berühren des inneren Endabschnitts der Schaftaufnahmebohrung eingreift, kann die Spiralfeder in der Schaftbefestigungsbohrung gesichert werden, indem das Basisende der Spiralfeder einfach zum Eingreifen mit der Eingriffsrille an dem Basisendabschnitt der Schaftbefestigungsbohrung gebracht wird und die Schaftbefestigungsstruktur daher einfach mit weniger Teilen zusammengebaut werden kann. Eine derartige Anordnung ist hervorragend, weil ein Techniker, der nicht unbedingt ein Fachmann ist, die Struktur leicht und schnell zusammenbauen kann.
Bei Ausführungsformen, bei welchen der Draht, der die Spiralfeder bildet, im Querschnitt quadratisch ist, wird eine solche Anordnung bevorzugt, weil man den Abstand zwischen benachbarten Windungen des Drahts in dem Spitzenabschnitt der Spiralfeder so weit wie möglich verringern kann, und weil man die äußere Peripherie des Spitzenabschnitts der Spiralfeder so glatt wie möglich gestalten kann. Natürlich kann der Draht jedoch auch einen kreisförmigen Querschnitt haben.
Gewerbliche Verwertbarkeit
Die Schaftbefestigungsstruktur und der Bohrer mit dem Schaft für den Gebrauch mit der Schaftbefestigungsstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung können beim Befestigen eines Werkzeugs, wie zum Beispiel eines Bohrers an einer Bohrmaschine, einer Handbohrmaschine, einem Schlagbohrer oder dergleichen verwendet werden.
Ferner ist diese Schaftbefestigungsstruktur einfach im Bau, leicht zu handhaben und kann leicht in kurzer Zeit zusammengebaut werden.
Die Schaftbefestigungsstruktur kann daher kostengünstiger hergestellt werden als eine Schaftbefestigungsstruktur des früheren Stands der Technik und kann höhere Zuverlässigkeit durch ihre einfache Struktur erzielen. Da es die Schaftbefestigungsstruktur einem Techniker erlaubt, den Bohrer an der Welle leicht mit einer Hand zu befestigen, kann man beim Werkzeugwechsel Zeit sparen und die Arbeit des Technikers erleichtern.
Ferner erlaubt die Schaftbefestigungsstruktur das Funktionieren eines Spanbrechers, was bei der Schaftbefestigungsstruktur mit Befestigen mit einem Handgriff des früheren Stands der Technik unmöglich durchzuführen ist, während gleichzeitig ein präziser Bohrvorgang ohne jede freie Bewegung auch in radiale Richtung sichergestellt wird.
Ferner tritt bei dem Bohrer gemäß den Ausführungsformen der 1 bis 9 der Vorfall nicht auf, bei dem es aufgrund einer Schlagkraft, wenn sie in die Drehrichtung während eines Bohrvorgangs ausgeübt wird, unmöglich wird, den Bohrer von der Welle zu lösen.
Natürlich kann die vorliegende Erfindung durch verschiedene Änderungen der oben stehenden Ausführungsformen innerhalb des Geltungsbereichs, in dem ein Fachmann offensichtliche Änderungen ohne Änderung des grundlegenden technischen Konzepts der vorliegenden Erfindung ändern kann, angewandt werden, und solche Änderungen gehören wie von den Ansprüchen definiert zum technischen Konzept der vorliegenden Erfindung.

Claims

Schaftbefestigungsstruktur, die eine Welle (A) umfasst, die eine Schaftaufnahmebohrung (2; 102) hat, die an einem Ende der Welle offen ist, und mindestens ein Verriegelungselement (5; 105), das eingerichtet ist, um in das Innere einer inneren Peripherie der Schaftaufnahmebohrung (2; 102) hineinzuragen und radial nach außen zurückziehbar zu sein, um das abnehmbare Einpassen des Schafts eines Bohrers in die Schaftaufnahmebohrung durch einen Vorgang mit einem Handgriff zu erlauben, wobei die Schaftbefestigungsstruktur ferner eine Spiralfeder (9; 109) umfasst, die in der Schaftaufnahmebohrung vorgesehen ist, um einen Bohrerschaft, der darin aufgenommen ist, zu dem offenen Ende der Schaftaufnahmebohrung zu drücken, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Spitzenabschnitt (9A; 109A) der Spiralfeder (9; 109), der Draht, der die Spiralfeder bildet, mit einem Gewindegang gewickelt ist, der im Wesentlichen gleich dem Durchmesser des Drahts ist, um einen Halteabschnitt zu definieren, der eingerichtet ist, um das zumindest eine Verriegelungselement in einer auswärts zurückgezogenen Stellung zu halten, in welcher es nicht in die Schaftaufnahmebohrung hineinsteht.
Schaftbefestigungsstruktur nach Anspruch 1, wobei eine innere periphere Fläche des inneren Endabschnitts (2r) der Schaftaufnahmebohrung (2) mit Gewindebefestigungsmitteln zum Schraubeingriff mit dem Ende (9B) der Spiralfeder, die dem Spitzenabschnitt (9A) entgegengesetzt ist, ausgebildet ist.
Schaftbefestigungsstruktur nach Anspruch 1, wobei das Ende der Spiralfeder, das dem Spitzenabschnitt ent gegengesetzt ist, in einen sich umkreisförmig erstreckenden Eingriffrillenabschnitt (108), der an dem inneren Endabschnitt der Schaftaufnahmebohrung (102) vorgesehen ist, einfügt ist.
Schaftbefestigungsstruktur nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der Draht, der die Spiralfeder (9; 109) bildet, viereckigen Querschnitt hat.
Kombination aus einer Schaftbefestigungsstruktur nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Bohrer, der einen Schaft (7; 107) aufweist, der eine Endfläche hat, die konfiguriert ist, um an das untere Ende (9L; 109L) des Spitzenabschnitts (9A; 109) der Spiralfeder (9; 109) anzuliegen.
Kombination nach Anspruch 5, wobei der Schaft (107) des Bohrers hohl ist und einen Eingriffabschnitt (107B) für das oder jedes Verriegelungselement (105) aufweist, wobei der oder jeder Eingriffsabschnitt eine Pressformformung ist.
Kombination nach Anspruch 6, wobei der oder jeder Eingriffsabschnitt (107B) eine teilweise kugelförmige Oberfläche ist, die eine Tiefe hat, die 0,4 bis 1 Mal so groß ist wie der Radius des oder jedes Verriegelungselements (105), wobei das oder jedes Verriegelungselement aus einem kugelförmigen Körper besteht.