DE19521993A1 - Werkzeughalter und Werkzeug für eine Bohr- und/oder Schlagwerkzeugmaschine - Google Patents

Werkzeughalter und Werkzeug für eine Bohr- und/oder Schlagwerkzeugmaschine

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Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Werkzeughalter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder 11 bzw. von einem Werkzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 5. Es ist schon ein Werkzeughalter mit Werkzeug bekannt (EP 175 088 A1) der innerhalb einer Aufnahmeöffnung für einen Einsteckschaft des Werkzeugs axiale Mitnahmeleisten zur Drehmitnahme aufweist, die bei in den Werkzeughalter eingesetztem Werkzeug in entsprechende Mitnahmenuten im Einsteckschaft eingreifen.
Der maschinenseitige Aufnahmeteil muß wegen der Mitnahmeleisten durch ein relativ aufwendiges Herstellverfahren wie z. B. Schmieden, Fließpressen, Rundkneten hergestellt werden. Der maschinenseitige Zentrierkonus muß umständlich nachgearbeitet werden. Der werkzeugseitige Zentrierkonus ist zwar z. B. durch Drehen oder Schleifen bearbeitbar. Zwischen den zu bearbeitenden und den vorgeformten Flächen können sich jedoch Fluchtungsfehler (Versatz) ergeben, was zu einem ungenauen Sitz des Einsteckwerkzeugs in der Werkzeugaufnahme führt.
Vorteile der Erfindung
Der Werkzeughalter gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 bzw. das Werkzeug gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 5 hat demgegenüber den Vorteil, einfacher und genauer herstellbar zu sein. Darüber gestattet der Werkzeughalter gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 11 die Ausbildung einer funktionssicheren automatischen Verriegelung, die aus wenigen Bauteilen aufgebaut ist.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des erfindungsgemäßen Werkzeughalters bzw. des erfindungsgemäßen Werkzeuges möglich.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Werkzeughalter, Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Antriebsspindel gemäß Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 eine Ansicht des Einsteckschafts eines Werkzeugs, Fig. 4 einen Schnitt durch den Einsteckschaft gemäß Linie IV-IV in Fig. 3, Fig. 5 einen Schnitt durch einen Werkzeughalter mit darin eingesetztem Werkzeugschaft und Fig. 6 eine perspektivische Darstellung eines Einsteckschafts.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In Fig. 1 ist mit 1 ein Getriebegehäuse eines Bohrgerätes, insbesondere zum Diamantkernbohren, bezeichnet. Aus dem Getriebegehäuse 1 ragt eine Antriebsspindel 3 heraus, die gegenüber dem Getriebegehäuse 1 drehbar gelagert ist, z. B. im Lager 2, und mittels eines nicht näher dargestellten Antriebsmotors des Bohrgeräts drehend antreibbar ist.
Die Antriebsspindel 3 besitzt eine zentrale Bohrung 4 zur Versorgung mit einem Spül- bzw. Kühlmedium oder auch zur Aufnahme eines nicht näher dargestellten Döppers eines Schlagwerks. Zu ihrem werkzeugseitigen Ende hin weitet sich die Bohrung 4 zu einer Aufnahmeöffnung 4a auf. Die Aufnahmeöffnung 4a ist Teil eines Werkzeughalters für ein Einsatzwerkzeug 23.
Die Aufnahmeöffnung 4a weist einen sich zum werkzeugseitigen Ende der Antriebsspindel 3 hin erweiternden Konus 5 auf, der zur Zentrierung des Einsatzwerkzeugs 23 dient. Der Kegelwinkel ist dabei so groß, daß keine Selbsthemmung auftritt.
An einem dem Konus 5 werkzeugseitig vorgelagertem Abschnitt 6 der Aufnahmeöffnung 4a ist die Aufnahmeöffnung 4a zur Drehmitnahme des Werkzeugs 23 ausgebildet. Der Abschnitt 6 ist achsparallel zu einer Längsachse 30 der Antriebsspindel 3 und trägt einen Innenmehrkant 6a. Der Innenmehrkant 6a kann z. B. als Polygon oder als Keilwellenprofil ausgebildet sein. Vorzugsweise ist der Innenmehrkant 6a - wie in Fig. 2 dargestellt - mit gedachtem sechskantigen Grundprofil 31, aber abgeschrägten Kanten 32 ausgeführt.
Maschinenseitig ist nach dem Konus 5 in der Aufnahmeöffnung 4a ein umlaufender Einst ich 8 vorgesehen, in dem ein Dichtelement 7 sitzt. Das Dichtelement 7 dichtet den Konus 5 gegen Eindringen von Spül- bzw. Kühlmedium ab. Ferner wird durch die Elastizität des Dichtelements 7 und die damit verbundene Rückstellkraft das Lösen eines am Konus 5 gehaltenen Werkzeugs 23 erleichtert.
Zur axialen Verriegelung des Einsatzwerkzeugs 23 gegen Herausfallen ist mindestens ein Verriegelungselement 9, vorzugsweise zwei oder drei Verriegelungselemente 9 vorgesehen. Die Verriegelungselemente 9 sind jeweils in einem Durchbruch 12 angeordnet, der die Antriebsspindel 3 radial und schräg zur Längsachse 30 durchzieht. Ein radial innen liegendes Ende 10 der Verriegelungselemente 9 ist jeweils in den zugehörigen Durchbrüchen 12 geführt und kann radial in die Aufnahmeöffnung 4a eingreifen. Ein radial außen liegendes Ende 11 der Verriegelungselemente 9 ist jeweils in einer in Verlängerung der Durchbrüche 12 ausgebildeten, offenen Längsnut 13 in der Antriebsspindel 3 axial verschieblich gelagert. Die Enden 11 der Verriegelungselemente 9 werden von einer die Antriebsspindel 3 umgreifenden, axial verschiebbaren Verriegelungshülse 15 in den Längsnuten 13 gehalten.
Die Enden 10, 11 der Verriegelungselemente 9 sind wulstartig bzw. kugelförmig ausgebildet. Ein zwischen den Enden 10, 11 liegender Steg 9a ist demgegenüber verjüngt. Insgesamt ergibt sich eine hantelartige Form der Verriegelungselemente 9. In einer anderen Ausführungsform können die Verriegelungselemente 9 auch aus zwei tangential zur Aufnahmeöffnung 9 angeordneten, über einen Steg miteinander verbundenen Zylinderstiften gebildet sein.
Mit ihren äußeren Enden 11 tauchen die Verriegelungselemente 9 in Taschen 14 in der Verriegelungshülse 15 formschlüssig ein. Dadurch werden die Enden 11 bei einer Axialverschiebung der Verriegelungshülse 15 in den Längsnuten 13 so verschoben, daß die anderen Enden 10 mehr oder weniger tief in den Durchbrüchen 12 sitzen. Aufgrund der Stege 9a mit verjüngtem Querschnitt lassen sich die Verriegelungselemente 9 entsprechend kippen. In Fig. 1 ist der Werkzeughalter in einer Entriegelungsstellung gezeigt.
Die Verriegelungshülse 15 ist von einer Feder 17 in Richtung auf ihre Verriegelungsstellung beaufschlagt. Maschinenseitig stützt sich die Feder 17 an einer Stützscheibe 18 ab, die mittels eines Sicherungsrings 19 auf der Antriebsspindel 3 gehalten wird. Die Verriegelungshülse 15 ist über eine Betätigungshülse 16 entgegen der Federkraft 17 verschiebbar. Nach axial vorn kann sich die Verriegelungshülse 15 über die Betätigungshülse 16 an einer Schutzkappe 21 abstützen, die in Richtung auf ein Werkzeug 23 durch einen Sprengring 22 gesichert ist.
In Fig. 3 ist ein Einsteckschaft 24 des Werkzeugs 23 näher dargestellt. Ein Zentrierbereich 25 ist entsprechend dem Konus 5 als Konus 25a ausgebildet. Der Zentrierbereich 25 sorgt für einen zentrischen Sitz des Werkzeugs 23 in der Aufnahmeöffnung 4a. Dahinter ist ein Mitnahmebereich 26 zur Drehmitnahme des Werkzeugs 23 vorgesehen, der mit dem Abschnitt 6 in der Aufnahmeöffnung 4a korrespondiert und entsprechend als Außenmehrkant 26a ausgebildet ist (siehe auch Fig. 4). Der Innenmehrkant 6a bildet zusammen mit dem Außenmehrkant 26a Mittel 20 zur Drehmitnahme des Werkzeugs 23. Ferner ist ein Verriegelungsbereich 29 erkennbar, der eine als Ringnut ausgebildete Ausnehmung 29a hat. Das Werkzeug 23 ist mit in Fig. 3 gestrichelt angedeuteten Strömungskanälen 34 für das Spül- bzw. Kühlmedium versehen.
Das Verriegeln eines Werkzeugs 23 im Werkzeughalter erfolgt folgendermaßen: Der Einsteckschaft 24 wird in die Aufnahmeöffnung 4a eingeschoben, bis ein Schaftende 27 an den in die Aufnahmeöffnung 4a hineinragenden Enden 10 der Verriegelungselemente 9 anliegt. Durch weiteres Einschieben werden die Enden 10 in die Durchbrüche 12 gedrückt, wobei die anderen Enden 11 der Verriegelungselemente 9 die Verriegelungshülse 15 entgegen der Federkraft 17 zurückschieben, so daß diese axial ausweichen können.
Ist der Einsteckschaft 24 genügend weit in die Aufnahmeöffnung 4a eingeführt, können die Verriegelungselemente 9 in die Ausnehmung 29a zurückschnappen. Die Durchbrüche 12 sind dabei dermaßen Schräg angeordnet, daß in Verbindung mit einer Abschrägung 28 am maschinenseitigen Rand der Ausnehmung 29a eine resultierende Kraft in Richtung auf die Maschine entsteht, die die Konusflächen 5, 25a gegenseitig zur Anlage bringt.
In Fig. 5 ist der Einsteckschaft 24 in seiner in der Aufnahmeöffnung 4a verriegelten Position gezeigt. Die Enden 10 der Verriegelungselemente 9 greifen in die Ausnehmung 29a ein. Die Verriegelungshülse 15 befindet sich in der Verriegelungsstellung. Das Schaftende 27 kommt am Dichtelement 7 zur Anlage und verformt dieses elastisch.
Zum Lösen des Werkzeugs 23 von der Antriebsspindel 3 ist die Betätigungshülse 16 mit der Verriegelungshülse 15 nach hinten gegen die Feder 17 zu verschieben (siehe Fig. 1), wodurch die Enden 10 der Verriegelungselemente 9 in die Durchbrüche 12 zurückgezogen werden. Das Werkzeug 23 kann nun aus der Aufnahmeöffnung 4a entnommen werden.
In Fig. 6 ist eine vorteilhafte Weiterbildung des Einsteckschafts 24 dargestellt. Der einzige Unterschied zum Einsteckschaft 24 gemäß Fig. 3 besteht darin, daß zusätzlich im Bereich des Konus 25a wenigstens eine Mitnahmenut 35 vorgesehen ist, so daß der Einsteckschaft 24 wahlweise auch in marktgängige andere Werkzeughalter mit entsprechenden Drehmitnahmeleisten einsetzbar ist.
Die Erfindung ist nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt. So ist es denkbar, die Durchbrüche 12 in der Antriebsspindel 3 in Umfangsrichtung schräg nach innen anzuordnen und die Verriegelungshülse 13 entsprechend drehbar zu gestalten. In Verbindung mit einer als Drehfeder ausgebildeten Feder 17 läßt sich somit auch ein Werkzeughalter mit Dreh-Verriegelung schaffen. Statt einer umlaufenden Ringnut können auch mehrere einzelne Vertiefungen im Einsteckschaft 24 vorgesehen sein. Die Mittel 20 zur Drehmitnahme können beidseits des Konus 5 bzw. Zentrierbereichs 25 ausgebildet sein, also auch maschinenseitig in der Aufnahmeöffnung 4a und endseitig am Einsteckschaft 24. Aus Gründen der Herstellungserleichterung ist jedoch deren Anordnung außerhalb dieser konischen Zentrierflächen (d. h. Konus 5, Zentrierbereich 25) sehr wichtig. Der Verriegelungsbereich 29 und die Durchbrüche 12 müssen nicht zwangsläufig im Bereich der konischen Zentrierflächen 5, 25 angeordnet sein.

Claims (16)

1. Werkzeughalter für ein Bohr- und/oder Schlagwerkzeug, mit einer Antriebsspindel (3), mit einer in der Antriebsspindel (3) ausgebildeten Aufnahmeöffnung (4a) für einen Einsteckschaft (24) des Bohr- und/oder Schlagwerkzeugs (23), welche teilweise als sich nach außen hin erweiternder Konus (5) ausgebildet ist, mit wenigstens einem Verriegelungskörper (9) zur axialen Verriegelung des in die Aufnahmeöffnung (4a) einzusetzenden Einsteckschafts (24), sowie mit Mitteln (20) zur Drehmitnahme des in die Aufnahmeöffnung (4a) einzusetzenden Einsteckschafts (24), dadurch gekennzeichnet, daß als Mittel (20) zur Drehmitnahme ein dem Konus (5) werkzeugseitig vorgelagerter oder nachgelagerter Abschnitt (6) in der Aufnahmeöffnung (4a) vorgesehen ist, der zu einer Längsachse (30) des Werkzeughalters achsparallel verläuft und als Innenmehrkant (6a) ausgebildet ist.
2. Werkzeughalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der achsparallele Abschnitt (6) ein sechskantiges Grundprofil (31) mit abgeflachten Kanten (32) aufweist.
3. Werkzeughalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der achsparallele Abschnitt (6) eine Keilwellen-Innenverzahnung trägt.
4. Werkzeughalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsspindel (3) eine zentrale Bohrung (4) für ein Kühl- bzw. Spülmedium aufweist und daß am maschinenseitigen Ende der Aufnahmeöffnung (4a) ein Einstich (8) mit darin angeordnetem Dichtelement (7) angeordnet ist, das als stirnseitiger Axialanschlag für ein Schaftende (27) des in die Aufnahmeöffnung (4a) einzusetzenden Einsteckschafts (24) dient.
5. Werkzeug mit Einsteckschaft zum Einsetzen in einen Werkzeughalter nach Anspruch 1, mit einem sich zu einem Schaftende (27) hin verjüngenden Einsteckkonus (25), an dem wenigstens ein Verriegelungsbereich (29) zum Eingriff wenigstens eines Verriegelungselementes (9) des korrespondierenden Werkzeughalters vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich vor bzw. hinter dem Einsteckkonus (25) ein zu einer Längsachse (30) achsparalleler Mitnahmebereich (26) angeordnet ist, der zur Drehmitnahme des Einsteckschafts (24) mehrkantig ausgebildet ist.
6. Werkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnahmebereich (26) ein sechskantiges Grundprofil mit abgeflachten Kanten (32) hat.
7. Werkzeug nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnahmebereich (26) eine Keilwellen-Außenverzahnung trägt.
8. Werkzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verriegelungsbereich (29) als umlaufende Ringnut (29a) ausgebildet ist.
9. Werkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut (29a) an ihrem maschinenseitigen Rand mit einer Abschrägung (28) versehen ist.
10. Werkzeug nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsteckschaft (24) zusätzlich im Bereich des Einsteckkonus (25a) wenigstens eine Mitnahmenut (35) zum Eingriff von axialen Drehmitnahmeleisten des Werkzeughalters aufweist.
11. Werkzeughalter für ein Bohr- und/oder Schlagwerkzeug, mit einer Antriebsspindel (3), mit einer in der Antriebsspindel (3) ausgebildeten Aufnahmeöffnung (4a) für einen Einsteckschaft (24) des darin einzusetzenden Werkzeugs (23), mit wenigstens einem Verriegelungselement (9) zur axialen und/oder drehfesten Verriegelung des Einsteckschafts (24) in der Aufnahmeöffnung (4a), wobei das wenigstens eine Verriegelungselement (9) mit seinem radial innen liegenden Ende (10) durch einen Durchbruch (12) in der Antriebsspindel (3) in die Aufnahmeöffnung (4a) eingreifen kann und dessen radial äußeres Ende (11) durch eine außen auf der Antriebsspindel (3) angeordnete Verriegelungshülse (15) gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß das wenigstens eine Verriegelungselement (9) an seinen Enden (11, 12) wulstig bzw. kugelförmig geformt ist, wobei die Enden (11, 12) über einen Steg (9a) mit verjüngtem Querschnitt verbunden sind.
12. Werkzeughalter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchbruch (12) schräg ausgebildet ist und außen in eine radial offene Nut (13) mündet, wobei das innere Ende (10) des Verriegelungselements (9) im Durchbruch (12) geführt ist und das äußere Ende (11) des Verriegelungskörpers (9) einerseits in eine Tasche (14) in der Verriegelungshülse (15) greift und andererseits in der Nut (13) verschiebbar geführt ist.
13. Werkzeughalter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß daß der Durchbruch (12) axial schräg nach innen verläuft und die Nut (13) als Axialnut ausgebildet ist, wobei die Verriegelungshülse (15) axial verschiebbar ist.
14. Werkzeughalter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchbruch (12) in Umfangsrichtung schräg nach innen gerichtet ist und die Nut (13) in Umfangsrichtung verläuft, wobei die Verriegelungshülse (15) in Umfangsrichtung drehbar ist.
15. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungshülse (15) in Richtung auf ihre Verriegelungsstellung mit der Kraft einer Feder (17) beaufschlagt ist.
16. Bohr- und/oder Schlagwerkzeugmaschine, gekennzeichnet durch einen Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4 bzw. 11 bis 15.
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