JP2005537943A - 工作機械用の工具及び工具ホルダ - Google Patents

Abstract

工具及び工具ホルダは、軸方向で相前後して配置された、種々異なる横断面を有する２つの区分（１８，１９）を有している。これらの区分（１８，１９，２０，２１）は、工具シャフト（３）及び工具ホルダ（１，２）内で、互いに向き合う当接面を形成している工具シャフト（３）における第１の区分（１８）と、工具ホルダ（１，２）の第１の区分（２０）とは、互いに作用接続している回転連行手段及びロック手段（５，１１，１２，１３，１４，１５，１６）を有している。
非常にコンパクトで摩耗しにくい工具及び工具ホルダを提供するために、回転連行手段及び／又はロック手段（５，１１，１２，１３，１４，１５，１６）はシャフト（３）若しくは工具ホルダ（１）の軸方向で平行に、及び周方向で互いに連続的に配置されている。さらに、シャフト（３）若しくは工具ホルダ（１）の第１の区分（１８，２０）内に設けられた回転連行手段及び／又はロック手段と、第１の区分（１８，２０）から、この第１の区分より大きい横断面を有する第２の区分（１９，２１）への横断面移行部との間の間隔が、回転連行手段及びロック手段（１１，１２，１３，１４，１５，１６）を備えたシャフト（３）若しくは工具ホルダ（１，２）の領域よりも短く構成されている。

Description

本発明は、手持ち式工作機械のための工具及び工具ホルダであって、工具のシャフトが、軸方向で相前後して配置された、種々異なる横断面を有する２つの区分を有しており、これらの区分は、工具ホルダ内の対応する区分のための当接面を形成しており、この場合、より小さい横断面を有する第１の区分が、回転連行手段及び軸方向でロックするためのロック手段を有しており、この回転連行手段及びロック手段は、工具ホルダ内に設けられた、回転連行のための対応手段と、また工具を軸方向でロックするための対応手段と作用接続せしめられ、この場合、回転連行手段及びロック手段はシャフトの軸方向で平行に、及びシャフト周方向で互いに連続して配置されている形式のものに関する。

例えば国際公開第０１／５３０４５号明細書によれば、回転運動及び打撃運動をしながら駆動されるハンマードリルのための工具ホルダが公知である。この工具ホルダは受容体を有しており、この受容体は、工具ホルダに連結された機械によって回転駆動せしめられ、この工具ホルダに工具のシャフトが挿入されるようになっている。工具ホルダ内には回転連行手段が設けられており、この回転連行手段は、受容体の回転運動を、この受容体内に挿入された工具のシャフトに伝達するために使用される。一般的に回転連行手段は、軸方向に延在する条片部材（短冊状部材）より成っており、この条片部材は、受容体の受容孔内に内地されていて、工具のシャフトに形成された溝内に係合する。さらにまた、工具ホルダ内にはロック手段が設けられており、このロック手段は、工具シャフトが軸方向で工具ホルダ内に固定されるように作用する。一般的なロック手段は少なくとも１つのロック球より成っており、このロック球は、工具体の受容体に形成された凹部内に配置されていて、工具のシャフトに形成された切欠内に導入されるようになっている。ロック球は、ロック位置において半径方向外側でロックスリーブによって覆われる。ロックスリーブは、軸方向で摺動可能に受容体に支承されている。ロック解除するために、ロックスリーブは操作スリーブによって、プレロード（予負荷）のかけられたばねの力に抗して軸方向で、ロック解除位置にガイドされ、このロック解除位置において、ロックスリーブ内のフリースペースによって、ロック球が工具シャフトの切欠から半径方向で抜け出すことができ、それによって工具を解放することができるようになっている。

ドイツ連邦共和国特許公告第５７９５７７号明細書には、異なる横断面寸法を有する、軸方向で相前後して配置された２つの区分より成るシャフトを備えた工具について記載されている。この公知の工具ホルダは、同様に、工具シャフトのための受容体内に種々異なる横断面寸法を有する２つの区分を備えている。この場合、工具シャフトの区分も、また工具ホルダ内の受容体の区分も、工具ホルダの２つの区分に配置された当接面に対応する、工具ホルダの受容体内の２つの区分の当接面が存在するように、構成されている。工具シャフトの小さい方の横断面を備えた第１の区分は、例えば公知のＳＤＳ−プラス差込システム（SDS-plus Einstecksystem）により公知なように回転連行手段及びロック手段を有しており、これらの回転連行手段及びロック手段は、工具が工具ホルダ内に挿入された時に、工具ホルダ内に設けられた対応する手段と、工具を回転連行し、かつ軸方向でロックするために作用接続せしめられるようになっている。公知の回転連行及びロック手段は、シャフトの軸方向で互いに平行に、及びシャフトの周方向で互いに連続的に配置されている。このような回転連行手段及びロック手段の配置によって、工具ホルダの構造形状もまた工具シャフトの構造形状も短くされるようになっている。シャフトの大きい方の横断面を有する第２の区分は、小さい方の横断面を有する第１の区分におけるロック手段及び回転連行手段に対して比較的大きい間隔を保っている。従って第１の区分は非常に大きい長さ寸法を有しており、ひいては工具シャフトの全長さも大きくなる。大きい方の横断面を有する第２の区分はその外周全体に亘って、軸方向に延びる複数の溝を備えており、これらの溝内に、工具ホルダの第２の区分に形成された相応のウエブが係合するようになっている。このような第２の区分の幾何学形状によって、工具ホルダの受容体から工具シャフトにできるだけ高いトルク伝達が得られるようにする必要がある。

経験によれば、工具ホルダ及び、この工具ホルダ内に挿入された工具は、ドリル運転若しくは打撃運転中に打撃伝達及びトルク伝達によって大きい負荷にさらされる。この場合、長時間使用後に、受容体に設けられた、工具のための受容孔は広がって、工具ホルダが摩耗せしめられ、受容開口部はトランペット状に広げられる。その結果、工具のガイド機能が低下せしめられる。

本発明の課題は、冒頭に述べた形式の工具及び所属の工具ホルダを改良して、できるだけコンパクトな構造形状が得られ、しかもきるだけ摩耗しにくいものを提供することである。

発明の利点
この課題は、請求項１の特徴部によって、工具の構成に関連して、シャフトの第１の区分内に設けられた回転連行手段及びロック手段と、第１の区分から、この第１の区分より大きい横断面を有する第２の区分への横断面移行部との間の間隔が、回転連行手段及びロック手段を備えたシャフトの領域よりも短く構成されていることによって解決された。また前記課題は、工具ホルダに関連して、工具ホルダの第１の区分内に設けられた回転連行手段及びロック手段と、工具ホルダ内で第１の区分から、この第１の区分より大きい横断面を有する第２の区分への横断面移行部との間の間隔が、回転連行手段及びロック手段を備えた工具ホルダの領域よりも短く構成されていることによって解決された。

２つの区分が、工具シャフトに及び工具ホルダ内に設けられていることによって、工具ホルダ内で工具がより正確にガイドされるようになっている。特に受容体の受容孔の開口部領域におけるガイドは、この区分がより大きい横断面を有していることによって改善される。より大きい横断面は、工具ホルダの第２の領域内で工具シャフトのより大きい当接面を提供する。これによって、非常に狭い工具ガイドが得られ、その結果、工具の受容体の開口部領域の摩耗は減少され、それによって受容体の開口部のトランペット状の拡開が早期に発生することもない。このような、より正確な工具ガイドによって、工具の円運動が改善され、ひいてはより正確なドリル（穿孔）作業が実施される。

本発明の有利な実施態様は、従属請求項に記載されている。

回転連行手段及び／又はロック手段は、第１の区分内において、より大きい横断面を有する第２の区分への横断面移行部の前で終わっているか、又は横断面移行部を越えて第２の区分内まで延在している。２つの区分が少なくとも、当接面を形成する領域内で同じ横断面形状を有していれば、より簡単な製造プロセスが得られる。特に有利には、横断面形状は円形である。特に受容体の開口部領域における非常に少ない摩耗を伴う、工具ガイド及び正確な工具の円運動に関連して、より大きい横断面を有する第２の区分の大部分が、切れ目又は隆起部のない、滑らかな面状に構成されている。

工具シャフトにおける回転連行手段及び／又はロック手段は、第１の区分の当接面内に形成された凹部又は、当接面から突き出す隆起部であってよい。このような凹部又は隆起部に対応して、工具ホルダ内に回転連行手段及びロック手段が形成される。

図面
図示の実施例を用いて以下に本発明を詳しく説明する。

図１は、本発明による工具を備えた工具ホルダの縦断面図、
図２は、使用された工具を備えた工具ホルダのＤ−Ｄ線に沿った横断面図、
図３は、工具ホルダ及び該工具ホルダ内に挿入された工具の、図１に対して９０゜回転した位置の縦断面図、
図４は、工具シャフトの回転連行溝を示す側面図、
図５は、工具の縦断面図、
図６は、工具をロックするための球欠状の切欠を示す側面図、
図７は、工具シャフトの斜視図である。

実施例の説明
図１及び図３に示した、互いに９０゜回転した状態を示す縦断面図と、図２に示した工具ホルダ及び該工具ホルダ内に挿入された工具のＤ−Ｄ線に沿った横断面図は、いずれも、工具ホルダ及び工具の構成及び機能を示すものである。

工具ホルダの主要な構成部分は、中央の受容孔２を備えた受容体１であり、この受容体１内に工具のシャフトが挿入されるようになっている。工具ホルダは、手持ち式工作機械例えばハンマードリル又は打撃穿孔機（図示されていない）に、受容体１が手持ち式工作機械の駆動スピンドルによって回転可能に駆動せしめられるように連結されている。機械側から見て、受容体１の受容孔２内に打撃ピン４が突入しており、この打撃ピン４は、機械の打撃運転中に工具（例えばドリル又はたがね）のシャフト３に軸方向で打撃を加える。

一方では、工具シャフト３が受容体１の受容孔２内において軸方向でロックされるようにし、他方では回転駆動される受容体のトルクが工具のシャフト３に伝達されるようにする必要がある。工具シャフト３を軸方向でロックする手段はロック球５を有しており、このロック球５は、軸方向でしゅう動可能に受容体１の壁部内に支承されている。ロック球５は部分的に受容体１の受容孔２内に侵入し、この際に、受容体１の壁部に円錐形に成形された凹部６は、ロック球５が受容孔２内に完全に侵入するのを阻止する。ロック球５は、受容体１を半径方向で包囲する閉鎖リング７によって半径方向で覆われていて、受容体１を包囲する操作スリーブ８によって軸方向でしゅう動可能である。ばね９は、閉鎖リング７を、軸方向力によってロック位置に向かって負荷し、このロック位置において閉鎖リング７がロック球５を覆うようになっている。ばね９と閉鎖リング７との間に保持金属薄板１０が配置されており、この保持金属薄板１０は、工具のシャフト３を挿入する際に、ばね力に抗して軸方向で戻り変位するようになっている。図１及び図２に示した、工具ホルダ及び該工具ホルダ内に挿入された工具の断面図は、ロック球５のロック位置を示している。このロック位置において、ロック球５は凹部６を通って受容孔２内に侵入し、及び工具シャフト３に形成された球欠状の切欠１１内に侵入する。直径方向で向き合う別の球欠状の切欠１２は、工具をその縦軸方向で１８０゜回転させて工具ホルダ内に挿入することを可能にする。球欠状の切欠１１，１２所定の軸方向寸法を有しているので、手持ち式工作機械の打撃運転中における、受容体１内での工具の軸方向運動が可能となる。球欠状の切欠１１，１２の他面側は、ロック位置における工具３の軸方向運動を制限する。

工具をロック解除するために、操作スリーブ８によって閉鎖リング７が保持金属薄板１０に抗して、及び該保持金属薄板１０を負荷するばね９に抗してしゅう動せしめられ、それによってロック球５がシャフト３の球欠状の切欠１１，１２から半径方向外方に押し出され、工具が受容体１から取り出されるようになっている。

工具を回転連行するための手段は、シャフトの外側に形成された、軸方向に延びる回転連行溝１３，１４と、これらの回転連行溝１３，１４内に係合する、受容体１に形成された回転連行ウエブ１５及び１６とから成っており、この回転連行ウエブ１５及び１６は受容孔２内で半壊方向内方に突き出して配置されている。

工具側の端部において、受容体１に防塵キャップ１７が被せ嵌められており、この防塵キャップ１７は、工具シャフト３を形状結合（形状による束縛）式に包囲していて、操作スリーブ８と形状結合を形成しているので、工具ホルダは粉塵の侵入に対して工具側からシールされている。

回転連行手段及びロック手段は、前記図１、図２及び図３に示した形状とは異なる幾何学的形状を有している。例えば、シャフト３に形成された回転連行溝１３，１４の代わりに、シャフト３の外周面から半径方向に突き出す隆起部を設けてもよい。この隆起部は、受容体１の受容孔２の相応の溝内に突入する。従って、回転連行溝１３，４と回転連行ウエブ１５，１６とが逆転されている。またロック機構の構造的に別の解決策も考えられる。例えばロック球の代わりにいずれか別の形式のロック体を設け、それに対応してシャフト３に別の形状の切欠１１，１２を設けてもよい。

回転連行手段及びロック終端の幾何学形状とは無関係に、工具のシャフト３は、種々異なる横断面寸法を有する、互いに前後に配置された２つの区分１８及び１９を有している。より小さい横断面を有する第１の区分１８は打撃ピン４側に向いていて、より大きい横断面を有する第２の区分１９は工具のための工具ホルダの侵入開口に向いている。工具のシャフト３の２つの区分１８及び１９は、工具ホルダの受容体１内の対応する区分２０，２１に位置している。この場合、受容体１の機械側の第１の区分２０は、工具のための侵入開口の領域内に位置する第２の区分２１よりも小さい横断面を有している。

シャフト３の第１の区分１８と受容体１の第１の区分２０、並びにシャフト３の第２の区分１９と受容体１の第２の区分２１はその寸法及び形状に関して、互いに当接面を形成し、それによって受容体１の受容孔２内で工具シャフト３が正確にガイドされることが保証されるように、互いに適合されている。２つの区分１８，２０及び１９，２１は、工具シャフト３に、また工具ホルダの受容孔１内に設けられていて、相互に当接面を形成していることによって、工具シャフト３は工具ホルダ内で特に良好なガイドされる。特に受容体１内及び工具シャフトにおいて、工具ホルダの工具側の侵入開口の領域の第２の区分１９，２１の横断面が増大されていることによって、この領域内で特に強い面圧が、第２の区分１９，２１のより大きい当接面に分配される。その結果、受容体１の侵入開口の領域内に著しく小さい摩耗が発生する。

図４〜図７には、工具シャフト３の幾何学形状をさらに明確にするために、工具シャフト３が工具ホルダから解除された状態が示されている。この場合、図４には、回転連行溝１３側から見た工具シャフト３の側面図が示され、図５には、工具シャフト３のＡ−Ａ線に沿った縦断面図が示され、図６には、球欠状の切欠１１側から見た工具シャフト３の側面図が示され、また図７には、工具シャフト３の斜視図が示されている。図４〜図７には、種々異なる横断面寸法を有する、軸方向で互いに相前後して配置された２つの区分１８，１９が示されている。有利な形式で２つの区分１８及び１９は円筒形に構成されている。つまり２つの区分１８及び１９は、ほぼ円形の横断面形状を有している。しかしながら第１及び第２の区分１８，１９の別の横断面形状も可能であり、また２つの区分１８及び１９の横断面形状が互いに異なっていてもよい。

図４〜図７に示した工具シャフト３によれば、第１の区分１８は、この第１の区分１８内に長手方向に延びる回転連行手段及びロック手段（図示の実施例では回転連行溝１３，１４及び球欠状の切欠１１，１２）のためのスペースが存在する程度の長さを有している。第１の区分１８はいずれにしても、この第１の区分１８に設けられた回転連行手段及びロック手段１１，１２，１３，１４と、第１の区分１８から横断面の大きい第２の区分１９への横断面移行部との間の間隔が、回転連行手段及びロック手段１１，１２，１３，１４を備えたシャフト３の領域より短く維持されなければならない。この条件下において、工具シャフト３の非常に短い構造形式及び、２つの区分１８及び１９のガイド面と回転連行手段及びロック手段１１，１２，１３，１４との間の釣り合いのとれた寸法が得られる。

図４〜図７に示した工具シャフト３の実施例では、回転連行手段及びロック手段１１，１２，１３，１４が、横断面の大きい第２の区分１９への横断面移行部の前で終わっている。また選択的に、回転連行手段及び／又はロック手段１１，１２，１３，１４が、横断面移行部を越えて第２の区分１９内まで延在していてもよい。この場合、回転連行手段及びロック手段１１，１２，１３，１４は、この第２の区分の大部分が、切れ目又は隆起部の無い滑らかな表面を有している。これによって、この第２の区分は工具ホルダ内で良好なガイド特性を有している。何故ならば第２の区分１９は、工具ホルダ内で非常に大きい当接面を形成しているからである。この当接面は、面圧を減少させ、ひいては工具のための差込み開口の領域内で僅かな摩耗にさらされるだけである。

本発明による工具を備えた工具ホルダの縦断面図である。 使用された工具を備えた工具ホルダのＤ−Ｄ線に沿った横断面図である。 工具ホルダ及び該工具ホルダ内に挿入された工具の、図１に対して９０゜回転した位置の縦断面図である。 工具シャフトの回転連行溝を示す側面図である。 工具の縦断面図である。 工具をロックするための球欠状の切欠を示す側面図である。 工具シャフトの斜視図である。

Claims (14)

1. 手持ち式工作機械の工具ホルダ内に挿入可能なシャフト（３）を備えた工具であって、該シャフト（３）が、軸方向で相前後して配置された、種々異なる横断面を有する２つの区分（１８，１９）を有しており、これらの区分（１８，１９）は、工具ホルダ（１，２）内の対応する区分（２０，２１）のための当接面を形成しており、この場合、より小さい横断面を有する第１の区分（１８）が、回転連行手段（１３，１４）及び軸方向でロックするためのロック手段（１１，１２）を有しており、この回転連行手段（１３，１４）及びロックの手段（１１，１２）は、工具ホルダ（１，２）内に設けられた、回転連行のための対応手段（１５，１６）と、及び工具を軸方向でロックするための対応手段（５）と作用接続せしめられ、この場合、回転連行手段及びロック手段（１１，１２，１３，１４）はシャフト（３）の軸方向で平行に、及びシャフト周方向で互いに連続して配置されている形式のものにおいて、
   シャフト（３）の第１の区分内に設けられた回転連行手段及びロック手段（１１，１２，１３，１４）と、第１の区分（１８）からこの第１の区分より大きい横断面を有する第２の区分（１９）への横断面移行部との間の間隔が、シャフト（３）の、回転連行手段及びロック手段（１１，１２，１３，１４）を備えた領域よりも短く構成されていることを特徴とする、手持ち式工作機械用の工具。
2. 回転連行手段及びロック手段（１１，１２，１３，１４）が第１の区分（１８）内において、より大きい横断面を有する第２の区分（１９）への横断面移行部の前で終わっている、請求項１記載の工具。
3. 回転連行手段及びロック手段（１１，１２，１３，１４）が前記横断面移行部を越えて第２の区分（１９）内まで延在している、請求項１記載の工具。
4. ２つの区分（１８，１９）が少なくとも、当接面を形成する領域内で同じ横断面形状を有している、請求項１から３までのいずれか１項記載の工具。
5. 横断面形状が円形である、請求項４記載の工具。
6. 第２の区分（１９）の大部分が、切れ目又は隆起部のない、滑らかな面状に構成されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の工具。
7. 回転連行手段（１３，１４）及び／又はロック手段（１１，１２）が、第１の区分（１８）の当接面内に形成された凹部又は、当接面から突き出す隆起部である、請求項１から４までのいずれか１項記載の工具。
8. 手持ち式工作機械の工具のための工具ホルダであって、シャフト（３）を備えており、該シャフト（３）が、軸方向で相前後して配置された、種々異なる横断面を有する２つの区分（１８，１９）を有しており、これらの区分（１８，１９）は、工具ホルダ（１，２）内の対応する区分（２０，２１）のための当接面を形成しており、この場合、より小さい横断面を有する第１の区分（１８）が、回転連行手段（１３，１４）及び軸方向でロックするためのロック手段（１１，１２）を有しており、この回転連行手段（１３，１４）及びロック手段（１１，１２）は、工具ホルダ（１，２）内に設けられた、回転連行のための対応手段（１５，１６）と、及び工具を軸方向でロックするための対応手段（５）と作用接続せしめられ、この場合、回転連行手段及びロック手段（１１，１２，１３，１４）はシャフト（３）の軸方向で平行に、及びシャフト周方向で互いに連続して配置されている形式のものにおいて、
   工具ホルダ（１，２）の第１の区分内に設けられた回転連行手段及びロック手段（１１，１２，１３，１４）と、工具ホルダ（１，２）内で第１の区分（１８）から、この第１の区分より大きい横断面を有する第２の区分（１９）への横断面移行部との間の間隔が、工具ホルダ（１，２）の、回転連行手段及びロック手段（１１，１２，１３，１４）を備えた領域よりも短く構成されていることを特徴とする、手持ち式工作機械用の工具のための工具ホルダ。
9. 回転連行手段及びロック手段（１１，１２，１３，１４）が工具ホルダ（１，２）の第１の区分（１８）内で、より大きい横断面を有する、工具ホルダ（１，２）内の第２の区分（１９）への横断面移行部の前で終わっている、請求項１記載の工具ホルダ。
10. 回転連行手段及びロック手段（１１，１２，１３，１４）が横断面移行部を越えて工具ホルダ（１，２）内の第２の区分（１９）内まで延在している、請求項１記載の工具ホルダ。
11. 工具ホルダ（１，２）内の２つの区分（１８，１９）が少なくとも、当接面を形成する領域内で同じ横断面形状を有している、請求項１から３までのいずれか１項記載の工具ホルダ。
12. 横断面形状が円形である、請求項４記載の工具ホルダ。
13. 工具ホルダ（１，２）内の第２の区分（１９）の大部分が、切れ目又は隆起部のない、滑らかな面状に構成されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の工具ホルダ。
14. 回転連行手段（１３，１４）及び／又はロック手段（１１，１２）が、工具ホルダ（１，２）内の第１の区分（１８）の当接面内に形成された凹部又は、当接面から突き出す隆起部である、請求項１から４までのいずれか１項記載の工具ホルダ。

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