DE7536182U - Einrichtung zur drehmomentuebertragung - Google Patents

Einrichtung zur drehmomentuebertragung

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DE7536182U
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Description

R. 2972
12.11.1975 Vo/Ht
Anlage zur
Patent- und
Gebrauchsmusterhilfsanmeldung
ROBERT BOSCH GMBH, 7 Stuttgart Einrichtung zur Drehmomentübertragung
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Drehmomentübertragung auf schlagende und/oder bohrende Werkzeuge, mit zumindestens einem im wesentlichen radial bewegbaren Verriegelungskörper einer Werkzeugaufnahme, die in ihm zugeordnete, in Achsrichtung beidseitig geschlossene Ausnehmungen im Werkzeugschaft eingreifend dessen axiale Beweglichkeit begrenzt.
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Im Werkzeugschaft eines bekannten Bohrers der eingangs genannten Art sind diametral gegenüberliegend zwei in axialer Richtung gesehen beidseitig geschlossene Nuten mit halbkreisförmigem Querschnitt angeordnet. Die Enden der Nuten sind hohlkugelförmig ausgestaltet. In die Nuten greifen kugelförmig ausgestaltete Verriegelungskörper ein, die in einer Werkzeugaufnahme radial bewegbar geführt sind. Auf diese Weise übertragen die Verriegelungskörper eine von der Werkzeugaufnahme ausgeführte Drehbewegung auf den Werkzeugschaft. Die hohlkugelförmigen Enden der Nuten dienen als Axialanschläge, die die axiale Beweglichkeit des Bohrerschaftes in der Werkzeugaufnahme, begrenzen, Nachteilig ist bei dieser bekannten. Einrichtung, daß die kugelförmigen Verriegelungselemente sowohl zur Drehmomentübertragung eingesetzt werden als auch zur axialen Verriegelung des Bohrerschafts in der Werkzeugaufnahme dienen. Die hierbei auftretenden starken Belastungen führen im harten Baustellenbetrieb zum verhältnismäßig raschen Verschleiß der Verriegelungselemente wie auch der im Werkzeugschaft angeordneten Nuten. Man hat zur Überwindung dieser Nachteile bereits versucht, anstelle der kugelförmigen Verriegelungselemente solche mit zylindrischer Form einzusetzen. Es hat sich aber gezeigt, daß auch diesen bekannten Verriegelungselementen die gleichen - wenn auch hier etwas weniger stark in Erscheinung tretenden - Nachteile anhaften.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine kompakt bauende Einrichtung zur Drehmomentübertragung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die bei verbesserter Drehmomentübertragung eine hohe Standzeit erreicht.
Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß im Werkzeugschaft zusätzlich zur Ausnehmung wenigstens eine am Ende des Werkzeugschaftes offen ausmündende Drehmitnahmenut angeordnet ist, deren zumindest nahezu radial verlaufende, vorzugsweise ebene Planken mit zugeordneten Flächen eines leistenförmigen Drehmitnehmer der Werkzeugaufnahme zusammen arbeiten.
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Das hat den Vorteil, daß die beiden Punktionen: Axialverriegelung und Drehmitnahme voneinander getrennt werden. Der jeder der beiden genannten Punktionen zugeordnete Teil der Einrichtung zur Drehmomentübertragung kann also optimal ausgebildet werden. Der leistenförmige Drehmitnehmer ist feststehend in der Werkzeugaufnahme angeordnet. Die zur Drehmomentübertragung dienenden Flächen können zumindest nahezu radial verlaufend angeordnet werden, wobei die von der Werkzeugaufnahme auf den Werkzeugschaft zu übertragenden Drehmomente als zumindest nahezu senkrecht auf den Übertragungsflächen stehende Kräfte sich auswirken. Dies bedingt einen sehr stark herabgesetzten Verschleiß. Die beidseitig geschlossenen Ausnehmungen im Werkzeugschaft müssen nur nooh die Punktion der Axialverriegelung übernehmen. Ein besonders kurz bauender Werkzeugschaft ergibt sich dadurch, daß die Drehmitnahmenut sich über den gleichen axialen Bereich des Werkzeugschaftes erstreckt, in dem auch die, insbesondere als achsparallel verlaufende Nut ausgebildete, Ausnehmung angeordnet ist. Als sehr geeignet hat sich erwiesen, daß die radiale Tiefe der Drehmitnahmenut 0,15 d bis 0,25 d, vorzugsweise 0,2 d beträgt, wobei d der Durchmesser des Werkzeugschaftes ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungei des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den Ansprüchen, der anschließenden Beschreibung und der Zeichnung.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Diese zeigt in
Fig. 1 einen an einem Bohrhammer angeordneten Werkzeughalter mit eingeführtem Werkzeug im Längsschnitt, in vergrößerter Darstellung,
Fig. 2 einen Querschnitt längs II-II der Fig. 1,
Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Werkzeugschaftes,
Fig. k einen'Querschnitt längs IV-IV der Fig. 3,
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Fig. 5 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Werkzeugschaftes,
Fig. 6 einen Querschnitt längs VI-VI der Fig. 5,
Fig. 7 ein viertes Ausführungsbeispiel eines Werk-• zeugschaftes,
Fig. 8 einen Querschnitt VIII-VIII der Fig. 7,
Fig. 9 als stark vergrößerte Einzelheit einen Schnitt durch eine Drehmitnähmenut,
Fig. 10 einen Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Drehmitnahmenut gemäß Fig. 9,
Fig. 11 einen Querschnitt durch ein fünftes Ausführungsbeispiel eines Werkzeugschaftes.
Aus dem nur teilweise dargestellten werkstückseitigen Ende des Gehäuses eines Bohrhammers 1 erstreckt sich eine Werkzeugspindel 2. Die Werkzeugspindel 2 überträgt einerseits ein Drehmoment und andererseits Axialschläge auf eine fest mit ihr verbundene Werkzeugaufnahme 3. In die konzentrische Aufnahmebohrung 4 des Werkzeughalters 3 ist der Werkzeugschaft 5 eines Bohrers 6 eingeschoben. Am Werkzeugschaft 5 sind auf einer ersten Diagonalen gegenüberliegend zwei beidseitig in Achsrichtung geschlossene Ausnehmungen 7 angeordnet, in die zugeordnete, als Kugeln ausgebildete Verriegelungskörper 8 des Werkzeughalters 3 eingreifen. Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, haben die rillen- oder nutförmigen Ausnehmungen 7 eine kreiszylindrische Querschnittsform. Die Verriegelungskörper 8 lassen sich durch Axialverschieben einer Hülse 12 aus den Ausnehmungen J des Werkzeugschaftes 5 herausbewegen, so daß der Bohrer 6 aus dem Werkzeughalter 3 herausgezogen werden kann. Am Werkzeugschaft 5 sind zusätzlich zu den Ausnehmungen 7 auf einer zweiten. Diagonalen gegenüberliegende, am Ende des Werkzeugschaftes 5 offen ausmündende Drehmitnahmenuten 9 angeordnet. Die Drehmitnähmenuten 9 liegen - wie Fig. 2 erkennen läßt - zu den Ausnehmungen 7 um 90 ° winkelver-
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setzt. Die Drehmitnahmenuten 9 haben zwei zumindest nahezu radial verlaufende, ebene Planken 10, die mit zugeordneten Flächen leistenförmiger Drehmitnehmer 11, die an der zylindrischen Innenwandung der Aufnahmebohrung 4 der Werkzeugaufnahme 3 angeordnet sind, zusammenarbeiten. Die radiale Tiefe t der Drehmi.tnahm< nut 9 kann 0,15 bis 0,25 vom Durchmesser d des Werkzeugschaftes 5 betragen. Optimale Ergebnisse werden für d = 10 mm bei t = 0,2 d, also bei t = 2 mm erzielt.
Das hintere Ende des Werkzeugschaftes 5 liegt an einem die Axialschläge übertragenden Döpperfortsatz der Werkzeugspindel 2 des Bohrhammers an. Der vordere, vor dem Werkzeugschaft 5 liegende Teil des Bohrers 6 ist in herkömmlicher Weise ausgebildet weshalb in der Zeichnung auf eine Darstellung verzichtet worden ist. An einem Hartmetallschneiden aufweisenden Bohrkopf schließt sich ein eine Förderwendel zum Abtransport des vom Bohrkopf losgeschlagenen Bohrkleins enthaltender Teil des Bohrers 6 an.
Bei Rotation der Werkzeugspindel 2 wird das Drehmoment über die in die Drehmitnahmenuten 9 eingreifenden Drehmitnehmer 11 auf den Werkzeugschaft 5 des Bohrers 6 übertragen. Durch die zumindest nahezu radial verlaufenden ebenen Flanken 10 und die zugeordneten Flächen des leistenförmigen Drehmitnehmers 11 ergeben sich sehr günstige Verhältnisse, da die zu übertragenden Kräfte nahezu normal auf den zusammenarbeitenden Flächen stehen. Die Kraftübertragung geschieht immer - selbst im Zustand fortgeschrittenen Verschleisses - an Flächen und nicht wie bei den erwähnten bekannten Bohrern letztlich an kanten der Ausnehmungen. Die im Werkzeugschaft 5 angeordneten Ausnehmungen 7 dienen lediglich der axialen Verriegelung des Bohrerschaftes in der Werkzeugaufnahme 3. Hierdurch wird die Beanspruchung der als Kugeln ausgebildeten Verriegelungskörper 8 und damit auch ihr Verschleiß sehr stark gegenüber dem der bekannten Einrichtung zur Drehmomentübertragung herabgesetzt.
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In den Fig. 3 und 4 der Zeichnung ist ein zweites Ausführungsbeispiel des Werkzeugschafts 15 dargestellt. Dieser Werkzeugschaft ist besonders für kleinere Durchmesser d < 10 mm geeignet. Am Werkzeugschaft ist wiederum eine Ausnehmung 7 angeordnet j die der Ausnehmung des ersten Ausführungsbeispiels (Fig. 1, 2) vollkommen entspricht. Auf einer Diagonalen gegenüberliegend ist eine Drehmitnahmenut 19 angeordnet, deren vorderes Ende ebenso wie beim ersten Ausführungsbeispiel geschlossen und deren hinteres Ende offen ausgebildet ist. Wie der Querschnitt in Fig. 4 erkennen läßt, ist auch die Drehmitnahmenut 19 ebenso wie die Drehmitnahmenut des ersten Ausführungsbeispiels als Keilnut mit zumindest nahezu radial verlaufenden ebenen Flanken 20 ausgebildet. Am übergang der Flanken 20 der Keilnuten zur zylindrischen Mantelfläche des Werkzeugschaftes 15 sind bei diesem Ausführungsbeispiel allerdings Fasen 21 angebracht. Die Fasen 21 können hohlzylindrisch ausgebildet sein mit dem gleichen Krümmungsradius wie der der Ausnehmungen 7 oder aber von ebenen Flächen (Fig. 9) gebildet werden. Die Tiefe t der Drehmitnahmenut 19 ist wie beim ersten Ausführungsbeispiel zu 0,2 d bestimmt. Als Verriegelungskörper kann bei diesem Ausführungsbeispiel wiederum eine Kugel wie im ersten Ausführungsbeispiel oder eine zylindrische Rolle mit kugeligen Enden verwendet werden. Die leistenförmigen Drehmitnehmer in der Werkzeugaufnahme, welche in die Drehmitnahmenut 19 eingreifen, müssen einen dem Querschnitt der Nut angepaßten Querschnitt aufweisen. Der-Vorteil der Anordnung der Fasen 21 liegt in einer größeren Unempfindlichkeit gegen äußere Beschädigungen des Werkzeugschaftes wie auch in einr verminderten Bereitschaft zur Gratbildung am übergang der Flanken 20 in die zylindrische Aussenf lache des Werkzeugschaftes 15·
Das in den Fig. 5 und 6 beschriebene Ausführungsbeispiel eines Werkzeugschaftes 25 unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und Fig. 2 dadurch, daß auf einer
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ersten Diagonalen zwei einander gegenüberliegende Ausnehmungen 27 angeordnet sind, die einen zylindrischen Querschnitt aufweisen, wobei die Zylinderachse quer zur Achse des Werkzeugschaftes 25 steht. Auch diese Ausnehmung ist in axialer Richtung des Werkzeugschaftes 25 gesehen beidseitig geschlossen; quer zur Achse gesehen allerdings offen. Die Ausnehmungen 27 sind geeignet für eine Werkzeugaufnahme mit zylindrischen oder prismatischen Verriegelungskörpern, deren Längsachse quer zur Werkzeugachse stehen. Auf einer zweiten, zur ersten Diagonalen um 90 ° verdrehten Diagonalen sind wiederum zwei Drehmitnahmenuten 9 angeordneti die den Drehmitnahmenuten 9 des ersten Ausführungsbeispiels vollkommen entsprechen. Natürlich könnten die Drehmitnahmenuten auch entsprechend der Drehmitnahmenut 19 des zweiten Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 3 und 4 ausgebildet seir
Ein viertes Ausführungsbeispiel eines Werkzeugschaftes 35 ist in den Figuren 7 und 8 dargestellt. Auch dieses Ausführungsbeispiel ist für eine Werkzeugaufnahme mit z. B. zylindrischen oder prismatischen Verriegelungskörpern geeignet, deren Längsachse quer zur Werkzeugachse stehen. Die den Verriegelungskörpern zugeordnete in axialer Richtung gesehen beidseitig geschlossene Ausnehmung 37 ist hier als um den Umfang des Werkzeugschaftes 35 sich erstreckende Ringnut ausgestaltet. In axialer Richtung sind wiederum zwei Drehmitnahmenuten angeordnet, die auf einer Diagonalen liegen und die den Drehmitnahmenuten 9 oder den Drehmitnahmenuten 19 entsprechend ausgebildet sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel können z. B. auf einer zur ersten Diagonalen, auf der die Drehmitnahmenuten 9 angeordnet sind, senkrechten zweiten Diagonalen zwei weitere Drehmitnahmenuten angeordnet we: den. Auf diese Weise kann ein Werkzeugschaft 35 geschaffen werden, der für höchste Drehmomentbeanspruchungen geeignet ist.
In Fig. 9 ist noch einmal eine Drehmitnahmenut gemäß dem zwei-< ten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 und 4 dargestellt. Der Unterschied zum zweiten Ausführungsbeispiel liegt darin, daß die Fasen 21 hier als ebene Flächenstücke ausgebildet sind, während
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sie beim zweiten Ausführungsbeispiel hohlzylindrisch ausgebildet sind. Die ebenen Fasen 21 lassen sich fertigungstechnisch einfacher verwirklichen.
In Fig. 10 ist eine weitere Drehmitnähmenut 39 dargestellt, die für die übertragung größter Drehmomente geeignet ist. Während die DrehiTxitnahmenut 19 gemäß Fig. 3, 4 und 9 in Form von einer einzigen Keilnut ausgebildet ist, wird die Drehmitnähmenut 39 von zwei unmittelbar nebeneinanderliegenden Keilnutenuten gebildet. Am übergang der Flanken 40 in die zylindrische Mantelfäche des Werkzeugschaftes 45 sind auch hier wieder ebene Fasen 4l angeordnet. Der zwischen den beiden die Drehmitnähmenut 39 bildenden Keilnuten gebildete zahnförmige Fortsatz 42 ist gegenüber den beiden äußeren Flanken 40 verkürzt, damit die Gesamtbreite der Drehmitnähmenut 39 nicht zu groß wird. Die Drehmitnahmenut 39 kann bei jedem der vorher beschriebenen Ausführungsbeispiele des Werkzeugschafts verwendet werden.
In Fig. 11 ist der Querschnitt eines letzten Ausführungsbeispiels eines Werkzeugschafts 55 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind auf einer ersten Diagonalen einander gegenüberliegend zwei in axialer Richtung geschlossene Ausnehmungen angeordnet, die vollkommen den Ausnehmungen 7 des ersten Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1 und 2 entsprechen. Auf einer zur ersten Diagonalen winkelversetzten zweiten Diagonalen sind wiederum zwei Drehmitnahmenuten 19 angeordnet, die vollkommen den Drehmitnahmenuten 19 des zweiten Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 3, 4 bzw. 9 entsprechen können. Die zweite Diagonale, auf der die Drehmitnahmenuten angeordnet sind, ist in Drehrichtung 56 um einen Winkel^, der hier 60 ° beträgt, winkelversetzt. Der Winkel /3 kann je nach dem Durchmesser d des Werkzeugschafts 55 einen anderen Betrag haben, der in dem Winkelbereich von 45 ° - 90 ° liegt. Der Vorteil des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 11 gegenüber der symmetrischen Ausbildung aller vorangehenden Ausführungsbeispiele liegt darin, daß ein erhöhtes Ver-
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schleißvolumen an der das Drehmoment übertragenden Planke 57 zur Verfügung steht. Mit anderen Worten, bei diesem Ausführungsbeispiel steht hinter der Planke 57 ein gegenüber den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen vergrößertes Werkstoffvolumen zum Verschleiß zur Verfügung. Dieses Ausführungsbexspiel hat also eine gegenüber den anderen Ausführungsbeispielen erhöhte Standzeit aufzuweisen.
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Claims (1)

  1. ■*■■·*.■
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    Ansprüche
    1. Einrichtung zur Drehmomentübertragung auf schlagende und/oder bohrende Werkzeuge, mit zumindest einem im wesentlichen radial bewegbaren Verriegelungskörper einer Werkzeugaufnahme, der in ihm zugeordnete, in Achsrichtung beidseitig geschlossene Ausnehmungen im Werkzeugschaft eingreifend dessen axiale Beweglichkeit begrenzt, dadurch gekennzeichnet, daß im Werkzeugschaft (5» 15» 25, 35, 45, 55) zusätzlich zur Ausnehmung (7, 27» 37) wenigstens eine am Ende des Werkzeugschaftes offen ausmündende Drehmitnahmenut (9, 19, 39) angeordnet ist, deren zumindest nahezu radial verlaufende, vorzugsweise ebene, Flanken (10, 20, HO, 57) mit zugeordneten Flächen eines leistenförmigen Drehmitnehmers (11) der Werkzeugaufnahme (3) zusammenarbeiten.
    2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmitnahmenut (9, 19» 39) sich über den gleichen axialen Bereich des Werkzeugschaftes (5, 15, 25, 35, ^5 55) erstreckt, in dem auch die, insbesondere als achsparallel verlaufende Nut ausgebildete, Ausnehmung (7, 27, 37) angeordnet ist.
    3. Einrichtung mit einem zylindrischen oder prismatischen Verriegelungskörper, dessen Längsachse quer zur Werkzeugachse steht, nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die als eine um den Umfang des Werkzeugschaftes (35) sich erstreckende Ringnut ausgestaltete Ausnehmung (37) die achsparallel verlaufende Drehmitnahmenut (9) rechtwinklig schneidet.
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    4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Tiefe t der Drehmitnahmenut (9, 19, 39) 0,15 d bis 0,25 d, vorzugsweise 0,2 d, beträgt, wobei d der Durchmesser des Werkzeugschaftes (5, 15, 25, 35 45, 55) ist.
    5· Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß einer Ausnehmung (7) in einer Diagonalen gegenüberliegend eine Drehmitnahmenut (9, 19, 39) angeordnet ist..
    6. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei einander in einer ersten Diagonalen gegenüberliegende Ausnehmungen (7, 27) und in einer zur ersten'Diagonalen winkelversetzten zweiten Diagonalen zwei Drehmitnahmenuten (9, 19, 39) angeordnet sind.
    7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Diagonale in Drehrichtung des Werkzeugschaftes (55) gesehen um einen Winkel (ß) winkelversetzt angeordnet ist, der in einem Winkelbereich von 45 ° bis 90 °, vorzugsweise bei 6C . liegt.
    8. Einrichtung mit als Kugel oder zylindrischer Rolle ausgebildetem Verriegelungskörper nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (7) im Werkzeugschaft eine hohlzylindrische Wandung aufweist.
    - 12 -
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    .9. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmitnahmenut (9, 19, 39) in Form von mindestens einer Keilnut ausgebildet ist.
    10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmitnahmenut (39) von zwei unmittelbar nebeneinanderliegenden Keilnuten gebildet ist.
    11. Einrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß am Übergang der Planken (20, 40) der Drehmitnahmenuten (19, 39) zur Mantelfläche des Werkzeugschaftes, vorzugsweise ebene, Fasen (21, 4l) angebracht sind. t
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