EP4072759A1 - Vorrichtung zur drehmomentübertragung von einem bohrgerät auf eine bohrkrone - Google Patents

Vorrichtung zur drehmomentübertragung von einem bohrgerät auf eine bohrkrone

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Publication number
EP4072759A1
EP4072759A1 EP20816521.7A EP20816521A EP4072759A1 EP 4072759 A1 EP4072759 A1 EP 4072759A1 EP 20816521 A EP20816521 A EP 20816521A EP 4072759 A1 EP4072759 A1 EP 4072759A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tool holder
insertion end
area
longitudinal grooves
inner rotary
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20816521.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Florian Goetz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hilti AG
Original Assignee
Hilti AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hilti AG filed Critical Hilti AG
Publication of EP4072759A1 publication Critical patent/EP4072759A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B45/00—Hand-held or like portable drilling machines, e.g. drill guns; Equipment therefor
    • B23B45/003—Attachments
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B51/00—Tools for drilling machines
    • B23B51/04—Drills for trepanning
    • B23B51/0473—Details about the connection between the driven shaft and the tubular cutting part; Arbors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B31/00—Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
    • B23B31/008—Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control with arrangements for transmitting torque
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B31/00—Chucks; Expansion mandrels; Adaptations thereof for remote control
    • B23B31/02—Chucks
    • B23B31/10—Chucks characterised by the retaining or gripping devices or their immediate operating means
    • B23B31/107—Retention by laterally-acting detents, e.g. pins, screws, wedges; Retention by loose elements, e.g. balls
    • B23B31/1072—Retention by axially or circumferentially oriented cylindrical elements

Definitions

  • the present invention relates to a device for transmitting a torque from a drilling device to a drill bit according to the preamble of claim 1.
  • EP 1 211 005 B1 discloses a known device for transmitting torque from a drill to a drill bit.
  • the device for torque transmission is arranged between the drill and the drill bit and transmits the torque, which is generated by a drill motor of the drill, to the drill bit.
  • the device for torque transmission comprises a tool holder which is permanently connected to the drilling device or is connected to the drilling device via a detachable connection, and an insertion end which is permanently connected to the drill bit or is connected to the drill bit via a detachable connection.
  • the insertion end is constructed in the shape of a sleeve from a first outer cone area, a groove area, a second outer cone area and a cylinder area and comprises several first longitudinal grooves which extend over the first outer cone area, the groove area, the second outer cone area and the cylinder area, and several second longitudinal grooves which extend over the second outer cone area and the cylinder area.
  • the number of multiple first longitudinal grooves is equal to the number of multiple second longitudinal grooves.
  • the second longitudinal grooves are different from the first longitudinal grooves and differ in that the second longitudinal grooves are restricted to the second outer cone area and the cylinder area and do not extend over the first outer cone area and the groove area.
  • the tool holder is made up of a rotary drive part and a locking device.
  • the locking device can be adjusted parallel to a longitudinal axis of the tool holder between a receiving position and a locking position, the insertion end being insertable into the tool holder in the receiving position and being connected to the tool holder in the locking position.
  • the rotary drive part has a base body and an intermediate element, which are positively connected in the connected state of the device.
  • the intermediate element comprises an inner driver area, which has a plurality of first inner rotary drivers with a first depth and first width and a plurality of second inner rotary drivers with a second depth and second width, and an outer driver area which has a plurality of first outer rotary drivers with a third depth and third width.
  • the number of the plurality of first inner rotary drivers, the number of the plurality of second inner rotary drivers and the number of the plurality of first outer rotary drivers match.
  • the base body is designed in the shape of a sleeve with an inner cone area and a rotary drive area which has a plurality of first rotary drive grooves, the first outer rotary drivers of the intermediate element engaging the first rotary drive grooves of the base body.
  • the first inner rotary drivers In the connected state of the tool holder and the Einste ckendes engage the first inner rotary drivers in the first longitudinal grooves, the second inner rotary drivers engage in the second longitudinal grooves and the first outer rotary drivers engage in the first rotary driving grooves.
  • the device for torque transmission known from EP 1 211 005 B1 has the disadvantage that the tool holder and the insertion end are only approved for drilling rigs with powers of up to approx. 2.5 kW. With greater power, the surface pressure is very high, which can lead to damage to the inner and outer rotary driver of the tool holder. In addition, the service life of the tool holder and the plug-in end is reduced.
  • the object of the present invention is to further develop the tool holder and the plug-in end of the torque transmission device known from EP 1 211 005 B1 so that the new device can transmit higher torques than the old device and the new plug-in end is connected to the old tool holder and the new tool holder cannot be connected to the old spigot end.
  • the first depth of the first inner rotary driver and the second depth of the second inner rotary driver are the same and the second longitudinal grooves of the insertion end also extend over the first outer cone area and the groove area. Because the second depth of the second inner rotary driver is equal to the first depth of the first inner rotary driver in the new tool holder, the second inner rotary driver has a greater second depth in the new tool holder than in the old tool holder. The greater second depth of the second inner rotary driver increases the contact area between the new tool holder and the new insertion end and enables higher torques to be transmitted from the drill to the drill bit.
  • the greater second depth of the second inner rotary driver prevents the new tool holder, which is designed for powerful drilling rigs, from being connected to the old plug-in end, which is only approved for drilling rigs with a power of up to approx. 2.5 kW, and thus increases it the operational safety of the drilling rig. Since the second longitudinal grooves of the old plug-in end only extend over the second outer cone area and have a shallow depth, the second inner rotary drivers of the new tool holder are too deep and cannot be inserted into the second longitudinal grooves of the old plug-in end.
  • the second longitudinal grooves which extend over the first discoveredkonusbe rich in the new insertion end, the groove area and the second outer cone area, have a greater depth than the second longitudinal grooves of the old insertion end.
  • the second inner rotary drivers of the inner driver area engage in the second longitudinal grooves of the new insertion end.
  • the new spigot end is designed for powerful drilling rigs and approved for greater forces and torques than the old tool holder, which is not critical in operation. Operating a spigot end with powers or torques that are lower than the maximum permitted value can have a positive effect on the service life of the spigot end.
  • the first width of the first inner rotary driver and the second width of the second inner rotary driver are preferably the same.
  • the same depth and the same width of the first and second inner rotary drivers has the advantage that no assignment of the first inner rotary driver to the first longitudinal grooves or the second inner rotary driver to the second longitudinal grooves is necessary.
  • Each inner rotary driver can be inserted into any longitudinal groove.
  • the inner cone area and the inner driver area are designed in one piece.
  • the one-piece design of the rotary drive part has the advantage that an interface is no longer required compared to the old device for torque transmission. With the old device for torque transmission, the force or torque is transmitted from the base body to the intermediate element (1st interface) and from the intermediate element to the plug-in end (2nd interface). With the new device for torque transmission, the force or torque only has to be transmitted from the rotary drive part to the plug-in end.
  • the inner cone area and the inner driver area are designed in several parts.
  • the multi-part design of the rotary driving part has the advantage that rotary driving parts with a complex geometry can be manufactured more easily than with a one-part construction of the rotary driving part.
  • FIG. 1 shows a device according to the invention for transmitting torque from a
  • FIGN. 2A, B a tool holder (FIG. 2A) and an insertion end (FIG. 2B) of the type shown in FIG.
  • FIGN. 3A, B the insertion end of the device according to the invention for torque transmission in a side view (FIG. 3A) and in a longitudinal section along the sectional plane AA in FIG. 3A (FIG. 3B);
  • FIGN. 4A, B the device according to the invention for torque transmission of FIG. 1 in the connected state in which the male end of FIG. 2B with the tool holder of FIG. 2A is connected, in a side view (FIG. 4A) and in a longitudinal section along the section plane A-A in FIG. 4A (FIG. 4B); and
  • FIGN. 5A-C a rotary driver part of the tool holder in a side view (FIG.
  • FIG. 5A in a longitudinal section along the section plane A-A in FIG. 5A (FIG. 5B) and in a plan view of the interface to the insertion end (FIG. 5C).
  • FIG. 1 shows a device 10 according to the invention for transmitting a torque from a drill 11 to a drill bit 12.
  • the device 10 is arranged between the drill 11 and the drill bit 12 and transmits the torque from the drill 11 to the drill bit 12.
  • the device 10 is composed of a tool holder 13, which is verbun with the drilling device 11, and an insertion end 14 which is connected to the drill bit 12.
  • the device 10 is connected to the drilling device 11 via a first connection 15 and to the drill bit 12 via a second connection 16.
  • the torque is transmitted via the following components: drive shaft 17 of the drill 11, tool holder 13, insertion end 14 and drill bit 12.
  • the connected state of device 10 is defined as the state in which tool holder 13 and insertion end 14 are connected are.
  • FIGN. 2A, B show the drilling device 11 with the tool holder 13 (FIG. 2A) and the drill bit 12 with the insertion end 14 (FIG. 2B) of the device 10 according to the invention.
  • the tool holder 13 and the insertion end 14 form, in the connected state, the inventive device 10 of FIG. 1.
  • the tool holder 13 is connected to the drill 11 via the first connection 15, which is designed as a detachable connection in the exemplary embodiment; alternatively, the tool holder 13 can be connected to the drill 11 via a non-detachable first connection 15. Since the tool holder 13 is a wear part, it makes sense to design the tool holder 13 as a separate component and to connect it to the drive shaft 17 of the drilling device 11 via a detachable first connection. In order to ensure that the drilling device 11 can only be loaded with an approved tool holder 13 is driven, it makes sense to design the first connection 15 so that it can only be operated with a special tool.
  • the insertion end 14 is connected to the drill bit 12 via the second connection 16, which is designed as a detachable connection in the exemplary embodiment.
  • the drill bit 12 has an internal thread which is connected to an external thread of the insertion end 14.
  • the releasable second connection 16 is designed, for example, as a metric ISO thread connection or other releasable connection.
  • the insertion end 14 can be permanently connected to the drill bit 12; for this purpose, the insertion end 14 can be permanently connected to the drill bit 12, for example by welding or other methods.
  • the drive shaft 17 is designed to be rotatable about a first axis of rotation 21 which coincides with a longitudinal axis 22 of the tool holder 13 in the connected state of the tool holder 13 and the drill 11.
  • the drill bit 12 is designed to be rotatable about a second axis of rotation 23 which, in the connected state of the insertion end 14 and the drill bit 12, coincides with a longitudinal axis 24 of the insertion end 14.
  • the longitudinal axis 22 of the tool holder 13 is referred to as the first longitudinal axis 22
  • the longitudinal axis 24 of the insertion end 14 is referred to as the second longitudinal axis 24.
  • the first longitudinal axis 22 and second longitudinal axis 24 are arranged coaxially to one another.
  • FIGN. 3A, B show the insertion end 14 of the device 10 according to the invention for torque transmission in the non-connected state of the device 10 in a side view (FIG. 3A) and in a longitudinal section along the sectional plane A-A in FIG. 3A (FIG. 3B).
  • the insertion end 14 is built up from a first section 26 and a second section 27, which are integrally formed in the exemplary embodiment and have a central through-hole 28.
  • the second section 27 of the insertion end 14 has an external thread 29 which forms the second threaded connection 16 with a matching internal thread of the drill bit 12.
  • the first section 26 of the insertion end 14 is composed of five sections and comprises an end area 32, a first outer cone area 33, a groove area 34, a second outer cone area 35 and a cylinder area 36.
  • the first and second outer cone areas 33, 35 have a first and second conical outer surface which widens in the direction of the drill bit 12.
  • the conical outer surfaces are produced, for example, by turning; By manufacturing the first and second conical outer surfaces in one clamping operation, a high degree of manufacturing accuracy can be achieved.
  • the insertion end 14 has a plurality of first longitudinal grooves 37 and a plurality of second longitudinal grooves 38, which extend parallel to the second longitudinal axis 24 of the insertion end 14 and are arranged on the outside of the first section 26.
  • the first longitudinal grooves 37 and second longitudinal grooves 38 are designed identically and extend over the first outer cone area 33, the groove area 34 and the second outer cone area 35 as well as the cylinder area 36.
  • the first longitudinal grooves 37 and second longitudinal grooves 38 are in a circumferential direction 39 of the insertion end 14 evenly distributed and arranged alternately, with each first longitudinal groove 37 being arranged between two second longitudinal grooves 38.
  • the insertion end 14 has three first longitudinal grooves 37 and three second longitudinal grooves 38; it generally applies that the number of several first longitudinal grooves 37 is equal to the number of several second longitudinal grooves 38.
  • FIGN. 4A, B show the device 10 according to the invention for torque transmission in the connected state in which the insertion end 14 is connected to the tool holder 13, in a side view (FIG. 4A) and in a longitudinal section along the section plane A-A in FIG. 4A (FIG. 4B).
  • the tool holder 13 is composed of a rotary drive part 42 and a locking device 43.
  • the locking device 43 is designed to be adjustable relative to the rotary driver part 42, the locking device 43 being designed to be displaceable in a longitudinal direction 44 which runs parallel to the first longitudinal axis 22 of the tool holder 13 and to be rotatable about the first longitudinal axis 22 of the tool holder 13.
  • the Verriege treatment device 43 is adjustable between several positions, which are referred to as the basic position, receiving position and locking position.
  • the locking device 43 In order to be able to connect the insertion end 14 positively to the tool holder 13, the locking device 43 is moved from the basic position in the longitudinal direction 44 into the receiving position. In the receiving position, the insertion end 14 is inserted into the tool holder 13. To lock the device 10, the Verriege treatment device 43 is rotated about the first longitudinal axis 22 in the locking position. The locking elements 45 of the locking device 43 engage in the groove area 34 of the insertion end 14 and lock the insertion end 14 with the tool holder 13.
  • the basic position of the locking device 43 is optional and can be omitted, the receiving position and the locking position of the locking device 43 are necessary.
  • FIGN. 5A-C show the rotary driver part 42 of the tool holder 13 in a seean view (FIG. 5A), in a longitudinal section along the section plane AA in FIG. 5A (FIG. 5B) and in a plan view of the interface to the insertion end 14 (FIG. 5C).
  • the rotary driving part 42 is sleeve-shaped with a central through hole 47 and is composed of several sections, which are formed in one piece in the exemplary embodiment.
  • the rotary driver part 42 comprises an inner cone region 48 and an inner driver region 49.
  • the inner driver region 49 has a plurality of first inner rotary drivers 51 and a plurality of second inner rotary drivers 52.
  • the first outer cone area of the insertion end 14 rests on the inner cone area 48 of the rotary driver part 42, the first inner rotary driver 51 engages in the first longitudinal grooves 37 and the second inner rotary driver 52 engages in the second longitudinal grooves 38.
  • the first and second inner rotary drivers 51, 52 are summarized under the term "inner rotary drivers".
  • the first inner rotary drivers 51 In a plane 53 perpendicular to the first longitudinal axis 22, the first inner rotary drivers 51 have a first width Bi and a first depth Ti and the second inner rotary drivers 52 have a second width B2 and a second depth T2.
  • the first inner rotary drivers 51 extend parallel to the first longitudinal axis 22 over a first height Hi and the second inner rotary drivers 52 over a second height H2.
  • the first height Hi of the first inner rotary driver 51 and the second height H2 of the second inner rotary driver 52 are as large as possible.
  • the first depth Ti of the first inner rotary driver 51 is equal to the second depth T2 of the second inner rotary driver 52.
  • the second depth of the second inner rotary driver 52 is smaller than in the new tool holder.
  • the first width Bi of the first inner rotary driver 51 is also equal to the second width B2 of the second inner rotary driver 52.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Vorrichtung (10) zur Übertragung eines Drehmomentes von einem Bohrgerät auf eine Bohrkrone, aufweisend ein Einsteckende (14) und eine Werkzeugaufnahme (13). Das Einsteckende (14) ist aus einem ersten Außenkonusbereich, einem Nutbereich und einem zweiten Außenkonusbereich aufgebaut und umfasst erste Längsnuten und zweite Längsnuten. Die Werkzeugaufnahme (13) ist aus einem Drehmitnahmeteil (42), das einen inneren Mitnehmerbereich mit ersten inneren Drehmitnehmern und zweiten inneren Drehmitnehmern aufweist, und einer Verriegelungseinrichtung (43) aufgebaut. Im verbundenen Zustand der Vorrichtung (10) greifen die ersten inneren Drehmitnehmer in die ersten Längsnuten und die zweiten inneren Drehmitnehmer in die zweiten Längsnuten ein.

Description

Vorrichtung zur Drehmomentübertragung von einem Bohrgerät auf eine Bohrkrone
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Übertragung eines Drehmomentes von einem Bohrgerät auf eine Bohrkrone gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik
EP 1 211 005 B1 offenbart eine bekannte Vorrichtung zur Drehmomentübertragung von ei nem Bohrgerät auf eine Bohrkrone. Dabei ist die Vorrichtung zur Drehmomentübertragung zwischen dem Bohrgerät und der Bohrkrone angeordnet und überträgt das Drehmoment, das von einem Bohrmotor des Bohrgerätes erzeugt wird, auf die Bohrkrone. Die Vorrichtung zur Drehmomentübertragung umfasst eine Werkzeugaufnahme, die fest mit dem Bohrgerät verbunden ist oder über eine lösbare Verbindung mit dem Bohrgerät verbunden wird, und ein Einsteckende, das fest mit der Bohrkrone verbunden ist oder über eine lösbare Verbindung mit der Bohrkrone verbunden wird.
Das Einsteckende ist hülsenförmig aus einem ersten Außenkonusbereich, einem Nutbereich, einem zweiten Außenkonusbereich und einem Zylinderbereich aufgebaut und umfasst meh rere erste Längsnuten, die sich über den ersten Außenkonusbereich, den Nutbereich, den zweiten Außenkonusbereich und den Zylinderbereich erstrecken, und mehrere zweite Längsnuten, die sich über den zweiten Außenkonusbereich und den Zylinderbereich erstre cken. Dabei ist die Anzahl der mehreren ersten Längsnuten gleich der Anzahl der mehreren zweiten Längsnuten. Die zweiten Längsnuten sind von den ersten Längsnuten verschieden und unterscheiden sich dadurch, dass die zweiten Längsnuten auf den zweiten Außenkon usbereich und den Zylinderbereich beschränkt sind und sich nicht über den ersten Außenko nusbereich und den Nutbereich erstrecken.
Die Werkzeugaufnahme ist aus einem Drehmitnahmeteil und einer Verriegelungseinrichtung aufgebaut. Die Verriegelungseinrichtung ist parallel zu einer Längsachse der Werkzeugauf nahme zwischen einer Aufnahmestellung und einer Verriegelungsstellung verstellbar, wobei das Einsteckende in der Aufnahmestellung in die Werkzeugaufnahme einführbar ist und in der Verriegelungsstellung mit der Werkzeugaufnahme verbunden ist. Das Drehmitnahmeteil weist einen Grundkörper und ein Zwischenelement auf, die im verbundenen Zustand der Vorrichtung formschlüssig verbunden sind.
Das Zwischenelement umfasst einen inneren Mitnehmerbereich, der mehrere erste innere Drehmitnehmer mit einer ersten Tiefe und ersten Breite und mehrere zweite innere Drehmit nehmer mit einer zweiten Tiefe und zweiten Breite aufweist, und einen äusseren Mitnehmer bereich, der mehrere erste äußere Drehmitnehmer mit einer dritten Tiefe und dritten Breite aufweist. Dabei stimmen die Anzahl der mehreren ersten inneren Drehmitnehmer, die Anzahl der mehreren zweiten inneren Drehmitnehmer und die Anzahl der mehreren ersten äußeren Drehmitnehmer überein.
Der Grundkörper ist hülsenförmig ausgebildet mit einem Innenkonusbereich und einem Drehmitnahmebereich, der mehrere erste Drehmitnahmenuten aufweist, wobei die ersten äußeren Drehmitnehmer des Zwischenelements in die ersten Drehmitnahmenuten des Grundkörpers eingreifen. Im verbundenen Zustand der Werkzeugaufnahme und des Einste ckendes greifen die ersten inneren Drehmitnehmer in die ersten Längsnuten ein, die zweiten inneren Drehmitnehmer greifen in die zweiten Längsnuten ein und die ersten äußeren Dreh mitnehmer greifen in die ersten Drehmitnahmenuten ein.
Die aus EP 1 211 005 B1 bekannte Vorrichtung zur Drehmomentübertragung hat den Nach teil, dass die Werkzeugaufnahme und das Einsteckende nur für Bohrgeräte mit Leistungen bis ca. 2,5 kW zugelassen sind. Bei größeren Leistungen ist die Flächenpressung sehr hoch, was zu einer Beschädigung der inneren und äusseren Drehmitnehmer der Werkzeugauf nahme führen kann. Außerdem wird die Lebensdauer der Werkzeugaufnahme und des Ein steckendes reduziert.
Darstellung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Werkzeugaufnahme und das Ein steckende der aus EP 1 211 005 B1 bekannten Vorrichtung zur Drehmomentübertragung dahingehend weiterzuentwickeln, dass die neue Vorrichtung höhere Drehmomente als die alte Vorrichtung übertragen kann, das neue Einsteckende mit der alten Werkzeugaufnahme verbunden werden kann und die neue Werkzeugaufnahme nicht mit dem alten Einsteckende verbunden werden kann.
Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Vorrichtung zur Übertragung eines Dreh moments erfindungsgemäß durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vor teilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die erste Tiefe der ersten inneren Drehmitnehmer und die zweite Tiefe der zweiten inneren Drehmitnehmer gleich sind und die zweiten Längs nuten des Einsteckendes sich zusätzlich über den ersten Außenkonusbereich und den Nut bereich erstrecken. Dadurch, dass bei der neuen Werkzeugaufnahme die zweite Tiefe der zweiten inneren Drehmitnehmer gleich der ersten Tiefe der ersten inneren Drehmitnehmer ist, weisen die zweiten inneren Drehmitnehmer bei der neuen Werkzeugaufnahme eine grö ßere zweite Tiefe auf als bei der alten Werkzeugaufnahme. Die größere zweite Tiefe der zweiten inneren Drehmitnehmer vergrößert die Kontaktfläche der neuen Werkzeugaufnahme zum neuen Einsteckende und ermöglicht die Übertragung höherer Drehmomente vom Bohr gerät auf die Bohrkrone.
Die größere zweite Tiefe der zweiten inneren Drehmitnehmer verhindert, dass die neue Werkzeugaufnahme, die für leistungsstarke Bohrgeräte ausgelegt ist, mit dem alten Einste ckende, das nur für Bohrgeräte mit Leistungen bis ca. 2,5 kW zugelassen ist, verbunden werden kann und erhöht dadurch die Betriebssicherheit des Bohrgerätes. Da sich die zwei ten Längsnuten des alten Einsteckendes nur über den zweiten Außenkonusbereich erstre cken und eine geringe Tiefe aufweisen, sind die zweiten inneren Drehmitnehmer der neuen Werkzeugaufnahme zu tief und können nicht in die zweiten Längsnuten des alten Einste ckendes eingeführt werden.
Die zweiten Längsnuten, die sich beim neuen Einsteckende über den ersten Außenkonusbe reich, den Nutbereich und den zweiten Außenkonusbereich erstrecken, weisen eine größere Tiefe auf als die zweiten Längsnuten des alten Einsteckendes. Dies führt dazu, dass das neue Einsteckende mit der alten Werkzeugaufnahme verbunden werden kann. Die zweiten inneren Drehmitnehmer des inneren Mitnehmerbereichs greifen in die zweiten Längsnuten des neuen Einsteckende ein. Das neue Einsteckende ist für leistungsstarke Bohrgeräte aus gelegt und für größere Kräfte und Drehmomente zugelassen als die alte Werkzeugaufnah me, was im Betrieb unkritisch ist. Ein Einsteckende mit Leistungen bzw. Drehmomenten zu betreiben, die kleiner sind als der zugelassene Höchstwert, kann sich positiv auf die Lebens dauer des Einsteckende auswirken.
Bevorzugt sind die erste Breite der ersten inneren Drehmitnehmer und die zweite Breite der zweiten inneren Drehmitnehmer gleich. Die gleiche Tiefe und gleiche Breite der ersten und zweiten inneren Drehmitnehmer hat den Vorteil, dass keine Zuordnung der ersten inneren Drehmitnehmer zu den ersten Längsnuten bzw. der zweiten inneren Drehmitnehmer zu den zweiten Längsnuten erforderlich ist. Jeder innere Drehmitnehmer kann in jede Längsnut ein geführt werden. In einer bevorzugten Variante sind der Innenkonusbereich und der innere Mitnehmerbereich einteilig ausgebildet. Die einteilige Ausbildung des Drehmitnahmeteils hat den Vorteil, dass gegenüber der alten Vorrichtung zur Drehmomentübertragung eine Schnittstelle wegfällt. Bei der alten Vorrichtung zur Drehmomentübertragung wird die Kraft bzw. das Drehmoment vom Grundkörper auf das Zwischenelement (1. Schnittstelle) und vom Zwischenelement auf das Einsteckende (2. Schnittstelle) übertragen. Bei der neuen Vorrichtung zur Drehmomentüber tragung muss die Kraft bzw. das Drehmoment nur vom Drehmitnahmeteil auf das Einste ckende übertragen werden.
In einer alternativen Variante sind der Innenkonusbereich und der innere Mitnehmerbereich mehrteilig ausgebildet. Die mehrteilige Ausbildung des Drehmitnahmeteils hat den Vorteil, dass Drehmitnahmeteile mit einer komplexen Geometrie einfacher gefertigt können als bei einer einteiligen Ausbildung des Drehmitnahmeteils.
Ausführungsbeispiele
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung beschrie ben. Diese soll die Ausführungsbeispiele nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterung dienlich, in schematischer und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen wer den können, ohne von der allgemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die allgemeine Idee der Erfindung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im Folgen den gezeigten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsform oder beschränkt auf einen Gegenstand, der eingeschränkt wäre im Vergleich zu dem in den Ansprüchen beanspruch ten Gegenstand. Bei gegebenen Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb der genann ten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und beliebig einsetzbar und bean spruchbar sein. Der Einfachheit halber sind nachfolgend für identische oder ähnliche Teile oder Teile mit identischer oder ähnlicher Funktion gleiche Bezugszeichen verwendet.
Es zeigen:
FIG. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Drehmomentübertragung von einem
Bohrgerät auf eine Bohrkrone;
FIGN. 2A, B eine Werkzeugaufnahme (FIG. 2A) und ein Einsteckende (FIG. 2B) der in FIG.
1 dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Drehmomentübertragung; FIGN. 3A, B das Einsteckende der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Drehmomentüber tragung in einer Seitenansicht (FIG. 3A) und in einem Längsschnitt entlang der Schnittebene A-A in FIG. 3A (FIG. 3B);
FIGN. 4A, B die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Drehmomentübertragung der FIG. 1 im verbundenen Zustand, in dem das Einsteckende der FIG. 2B mit der Werk zeugaufnahme der FIG. 2A verbunden ist, in einer Seitenansicht (FIG. 4A) und in einem Längsschnitt entlang der Schnittebene A-A in FIG. 4A (FIG. 4B); und
FIGN. 5A-C ein Drehmitnahmeteil der Werkzeugaufnahme in einer Seitenansicht (FIG.
5A), in einem Längsschnitt entlang der Schnittebene A-A in FIG. 5A (FIG. 5B) und in einer Draufsicht auf die Schnittstelle zum Einsteckende (FIG. 5C).
FIG. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zur Übertragung eines Drehmomentes von einem Bohrgerät 11 auf eine Bohrkrone 12. Die Vorrichtung 10 ist zwischen dem Bohr gerät 11 und der Bohrkrone 12 angeordnet und überträgt das Drehmoment vom Bohrgerät 11 auf die Bohrkrone 12.
Die Vorrichtung 10 ist aus einer Werkzeugaufnahme 13, die mit dem Bohrgerät 11 verbun den ist, und einem Einsteckende 14, das mit der Bohrkrone 12 verbunden ist, aufgebaut. Die Vorrichtung 10 ist über eine erste Verbindung 15 mit dem Bohrgerät 11 und über eine zweite Verbindung 16 mit der Bohrkrone 12 verbunden. Im verbundenen Zustand der Vorrichtung 10 erfolgt die Drehmomentübertragung über folgende Komponenten: Antriebswelle 17 des Bohrgerätes 11, Werkzeugaufnahme 13, Einsteckende 14 und Bohrkrone 12. Der verbunde ne Zustand der Vorrichtung 10 ist definiert als Zustand, in dem die Werkzeugaufnahme 13 und das Einsteckende 14 verbunden sind.
FIGN. 2A, B zeigen das Bohrgerät 11 mit der Werkzeugaufnahme 13 (FIG. 2A) und die Bohrkrone 12 mit dem Einsteckende 14 (FIG. 2B) der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10.
Die Werkzeugaufnahme 13 und das Einsteckende 14 bilden im verbundenen Zustand die er findungsgemäße Vorrichtung 10 der FIG. 1.
Die Werkzeugaufnahme 13 ist mit dem Bohrgerät 11 über die erste Verbindung 15 verbun den, die im Ausführungsbeispiel als lösbare Verbindung ausgebildet ist; alternativ kann die Werkzeugaufnahme 13 über eine unlösbare erste Verbindung 15 mit dem Bohrgerät 11 ver bunden sein. Da es sich bei der Werkzeugaufnahme 13 um ein Verschleißteil handelt, macht es Sinn, die Werkzeugaufnahme 13 als separate Komponente auszubilden und über eine lösbare erste Verbindung mit der Antriebswelle 17 des Bohrgerätes 11 zu verbinden. Um si cherzustellen, dass das Bohrgerät 11 nur mit einer zugelassenen Werkzeugaufnahme 13 be- trieben wird, ist es sinnvoll, die erste Verbindung 15 so auszubilden, dass sie nur mit einem Spezialwerkzeug betätigt werden kann.
Das Einsteckende 14 ist mit der Bohrkrone 12 über die zweite Verbindung 16 verbunden, die im Ausführungsbeispiel als lösbare Verbindung ausgebildet ist. Dazu weist die Bohrkrone 12 ein Innengewinde auf, das mit einem Außengewinde des Einsteckendes 14 verbunden wird. Die lösbare zweite Verbindung 16 ist beispielsweise als metrische ISO-Gewindeverbindung oder sonstige lösbare Verbindung ausgebildet. Anstelle der lösbaren zweiten Verbindung 16 kann das Einsteckende 14 unlösbar mit der Bohrkrone 12 verbunden sein; dazu kann das Einsteckende 14 mit der Bohrkrone 12 beispielsweise durch Schweißen oder sonstige Ver fahren unlösbar verbunden werden.
Die Antriebswelle 17 ist um eine erste Drehachse 21 drehbar ausgebildet, die im verbunde nen Zustand der Werkzeugaufnahme 13 und des Bohrgerätes 11 mit einer Längsachse 22 der Werkzeugaufnahme 13 zusammenfällt. Die Bohrkrone 12 ist im Betrieb um eine zweite Drehachse 23 drehbar ausgebildet, die im verbundenen Zustand des Einsteckendes 14 und der Bohrkrone 12 mit einer Längsachse 24 des Einsteckendes 14 zusammenfällt. Zur Unter scheidung wird die Längsachse 22 der Werkzeugaufnahme 13 als erste Längsachse 22 und die Längsachse 24 des Einsteckendes 14 als zweite Längsachse 24 bezeichnet. Im verbun denen Zustand des Bohrgerätes 11 und der Bohrkrone 12 sind die erste Längsachse 22 und zweite Längsachse 24 koaxial zueinander angeordnet.
FIGN. 3A, B zeigen das Einsteckende 14 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 zur Dreh momentübertragung im nicht-verbundenen Zustand der Vorrichtung 10 in einer Seitenansicht (FIG. 3A) und in einem Längsschnitt entlang der Schnittebene A-A in FIG. 3A (FIG. 3B). Das Einsteckende 14 ist aus einem ersten Abschnitt 26 und einem zweiten Abschnitt 27 aufge baut, die im Ausführungsbeispiel einteilig ausgebildet sind und eine zentrale Durchgangs bohrung 28 aufweisen.
Der zweite Abschnitt 27 des Einsteckendes 14 weist ein Außengewinde 29 auf, das mit ei nem passenden Innengewinde der Bohrkrone 12 die zweite Gewindeverbindung 16 bildet. Der erste Abschnitt 26 des Einsteckendes 14 ist aus fünf Abschnitten zusammengesetzt und umfasst einen Stirnbereich 32, einen ersten Außenkonusbereich 33, einen Nutbereich 34, einen zweiten Außenkonusbereich 35 und einen Zylinderbereich 36. Der erste und zweite Außenkonusbereich 33, 35 weisen eine erste bzw. zweite konische Außenfläche auf, die sich in Richtung der Bohrkrone 12 erweitert. Die konischen Außenflächen werden beispielsweise durch Drehen hergestellt; durch Fertigung der ersten und zweiten konischen Außenfläche in einer Aufspannung kann eine hohe Fertigungsgenauigkeit erzielt werden. Das Einsteckende 14 weist mehrere erste Längsnuten 37 und mehrere zweite Längsnuten 38 auf, die sich parallel zur zweiten Längsachse 24 des Einsteckendes 14 erstrecken und auf der Außenseite des ersten Abschnittes 26 angeordnet sind. Die ersten Längsnuten 37 und zweiten Längsnuten 38 sind identisch ausgebildet und erstrecken sich über den ersten Außenkonusbereich 33, den Nutbereich 34 und den zweiten Außenkonusbereich 35 sowie über den Zylinderbereich 36. Die ersten Längsnuten 37 und zweiten Längsnuten 38 sind in einer Umfangsrichtung 39 des Einsteckendes 14 gleichmäßig verteilt und abwechselnd an geordnet, wobei jede erste Längsnut 37 zwischen zwei zweiten Längsnuten 38 angeordnet ist. Im Ausführungsbeispiel weist das Einsteckende 14 drei erste Längsnuten 37 und drei zweite Längsnuten 38 auf, generell gilt, dass die Anzahl der mehreren ersten Längsnuten 37 gleich der Anzahl der mehreren zweiten Längsnuten 38 ist.
FIGN. 4A, B zeigen die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zur Drehmomentübertragung im verbundenen Zustand, in dem das Einsteckende 14 mit der Werkzeugaufnahme 13 verbun den ist, in einer Seitenansicht (FIG. 4A) und in einem Längsschnitt entlang der Schnittebene A-A in FIG. 4A (FIG. 4B).
Die Werkzeugaufnahme 13 ist aus einem Drehmitnahmeteil 42 und einer Verriegelungsein richtung 43 aufgebaut. Die Verriegelungseinrichtung 43 ist relativ zum Drehmitnahmeteil 42 verstellbar ausgebildet, wobei die Verriegelungseinrichtung 43 in einer Längsrichtung 44, die parallel zur ersten Längsachse 22 der Werkzeugaufnahme 13 verläuft, verschiebbar und um die erste Längsachse 22 der Werkzeugaufnahme 13 drehbar ausgebildet ist. Die Verriege lungseinrichtung 43 ist zwischen mehreren Stellungen verstellbar, die als Grundstellung, Aufnahmestellung und Verriegelungsstellung bezeichnet werden.
Um das Einsteckende 14 formschlüssig mit der Werkzeugaufnahme 13 verbinden zu kön nen, wird die Verriegelungseinrichtung 43 aus der Grundstellung in Längsrichtung 44 in die Aufnahmestellung verschoben. In der Aufnahmestellung wird das Einsteckende 14 in die Werkzeugaufnahme 13 eingeführt. Zum Verriegeln der Vorrichtung 10 wird die Verriege lungseinrichtung 43 um die erste Längsachse 22 in die Verriegelungsstellung gedreht. Dabei greifen Verriegelungselemente 45 der Verriegelungseinrichtung 43 in den Nutbereich 34 des Einsteckendes 14 ein und verriegeln das Einsteckende 14 mit der Werkzeugaufnahme 13. Die Grundstellung der Verriegelungseinrichtung 43 ist optional und kann entfallen, notwendig sind die Aufnahmestellung und Verriegelungsstellung der Verriegelungseinrichtung 43.
FIGN. 5A-C zeigen das Drehmitnahmeteil 42 der Werkzeugaufnahme 13 in einer Seitenan sicht (FIG. 5A), in einem Längsschnitt entlang der Schnittebene A-A in FIG. 5A (FIG. 5B) und in einer Draufsicht auf die Schnittstelle zum Einsteckende 14 (FIG. 5C). Das Drehmitnahmeteil 42 ist hülsenförmig mit einer zentralen Durchgangsbohrung 47 aus gebildet und aus mehreren Abschnitten zusammengesetzt, die im Ausführungsbeispiel ein teilig ausgebildet sind. Neben dem Innengewinde umfasst das Drehmitnahmeteil 42 einen Innenkonusbereich 48 und einen inneren Mitnehmerbereich 49. Der innere Mitnehmerbe reich 49 weist mehrere erste innere Drehmitnehmer 51 und mehrere zweite innere Drehmit nehmer 52 auf. Im verbundenen Zustand der Vorrichtung 10 liegt der erste Außenkonusbe reich des Einsteckendes 14 am Innenkonusbereich 48 des Drehmitnahmeteils 42 an, die ers ten inneren Drehmitnehmer 51 greifen in die ersten Längsnuten 37 ein und die zweiten inne ren Drehmitnehmer 52 greifen in die zweiten Längsnuten 38 ein.
Die ersten und zweiten inneren Drehmitnehmer 51, 52 werden unter dem Begriff "innere Drehmitnehmer" zusammengefasst. In einer Ebene 53 senkrecht zur ersten Längsachse 22 weisen die ersten inneren Drehmitnehmer 51 eine erste Breite Bi und erste Tiefe Ti und die zweiten inneren Drehmitnehmer 52 eine zweite Breite B2 und zweite Tiefe T2 auf. Parallel zur ersten Längsachse 22 erstrecken sich die ersten inneren Drehmitnehmer 51 über eine erste Höhe Hi und die zweiten inneren Drehmitnehmer 52 über eine zweite Höhe H2. Um die Flä chenpressung so klein wie möglich einzustellen, sind die erste Höhe Hi der ersten inneren Drehmitnehmer 51 und die zweite Höhe H2 der zweiten inneren Drehmitnehmer 52 so groß wie möglich.
Erfindungsgemäß ist die erste Tiefe Ti der ersten inneren Drehmitnehmer 51 gleich der zwei ten Tiefe T2 der zweiten inneren Drehmitnehmer 52. Bei der alten Werkzeugaufnahme ist die zweite Tiefe der zweiten inneren Drehmitnehmer 52 kleiner als bei der neuen Werkzeugauf nahme. Die gleiche Tiefe (Ti = T2) der ersten inneren Drehmitnehmer 51 und zweiten inne ren Drehmitnehmer 52 hat den Vorteil, dass die neue Werkzeugaufnahme nicht mit dem al ten Einsteckende kombiniert werden kann, da die Abmessungen der zweiten Längsnuten 38 in der Ebene senkrecht zur zweiten Längsachse 24 des Einsteckendes 14 zu klein sind, um sie mit den zweiten inneren Drehmitnehmern 52 zu kombinieren.
Im Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 10 ist außerdem die erste Breite Bi der ersten inne ren Drehmitnehmer 51 gleich der zweiten Breite B2 der zweiten inneren Drehmitnehmer 52. Die gleiche Tiefe (Ti = T2) und gleiche Breite (Bi = B2) der ersten inneren Drehmitnehmer 51 und zweiten inneren Drehmitnehmer 52 hat den Vorteil, dass beim Zusammenbau der Vor richtung 10 keine Zuordnung der ersten inneren Drehmitnehmer 51 zu den ersten Längsnu ten 37 bzw. der zweiten inneren Drehmitnehmer 52 zu den zweiten Längsnuten 38 erforder lich ist.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (10) zur Übertragung eines Drehmomentes, das von einem Bohrgerät (11) erzeugt wird, auf eine Bohrkrone (12), aufweisend:
■ ein Einsteckende (14), das einen ersten Außenkonusbereich (33), einen Nutbereich (34) und einen zweiten Außenkonusbereich (35) sowie mehrere erste Längsnuten (37), die sich über den ersten Außenkonusbereich (33), den Nutbereich (34) und den zweiten Außenkonusbereich (35) erstrecken, und mehrere zweite Längsnuten (38), die sich über den zweiten Außenkonusbereich (35) erstrecken, aufweist, und
■ eine Werkzeugaufnahme (13), die ein Drehmitnahmeteil (42) und eine Verriege lungseinrichtung (43) aufweist, wobei
- das Drehmitnahmeteil (42) einen Innenkonusbereich (48) und einen inneren Mit nehmerbereich (49) aufweist, wobei der innere Mitnehmerbereich (49) mehrere erste innere Drehmitnehmer (51) mit einer ersten Breite (Bi) und ersten Tiefe (Ti) und mehrere zweite innere Drehmitnehmer (52) mit einer zweiten Breite (B2) und zweiten Tiefe (T2) aufweist, und
- die Verriegelungseinrichtung (43) parallel zu einer Längsachse (22) der Werk zeugaufnahme (13) zwischen einer Aufnahmestellung und einer Verriegelungs stellung verstellbar ist, wobei das Einsteckende (14) in der Aufnahmestellung in die Werkzeugaufnahme (13) einführbar ist und in der Verriegelungsstellung mit der Werkzeugaufnahme (13) verbunden ist, wobei im verbundenen Zustand der Vorrichtung (10) die ersten inneren Drehmitnehmer (51) des Drehmitnahmeteils (42) in die ersten Längsnuten (37) des Einsteckendes (14) eingreifen und die zweiten inneren Drehmitnehmer (52) des Drehmitnahmeteils (42) in die zweiten Längsnuten (38) des Einsteckendes (14) eingreifen, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Tiefe (Ti) der ersten inneren Drehmitnehmer (51) und die zweite Tiefe (T2) der zweiten inneren Drehmitnehmer (52) gleich sind und sich die zweiten Längsnuten (38) des Einsteckendes (14) zusätzlich über den ersten Au ßenkonusbereich (33) und den Nutbereich (34) erstrecken.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Breite (Bi) der ersten inneren Drehmitnehmer (51) und die zweite Breite (B2) der zweiten inneren Dreh mitnehmer (52) gleich sind.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der In nenkonusbereich (48) und der innere Mitnehmerbereich (49) einteilig ausgebildet sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenkonusbereich (48) und der innere Mitnehmerbereich (49) mehrteilig ausgebildet sind.
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