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Stand der Technik
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Aufgabe der Erfindung
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Die
Erfindung bezeichnet eine Werkzeugaufnahme für ein zumindest teilweise drehendes und/oder
schlagendes Werkzeug, wie einen Bohrmeissel, Meissel oder Schneidbohrkrone
zur Bearbeitung von Gestein, Beton oder Mauerwerk.
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Üblicherweise
weist eine Werkzeugaufnahme für
ein Einsteckende eines von einer Handwerkzeugmaschine drehend und
schlagend angetriebenen Werkzeugs beispielsweise entsprechend
DE2618596 eine sich längs einer
Achse erstreckende Einsteckhülse
mit innenzylindermantelförmigen Führungsflächen und
nach radial innen einkragenden Drehmitnahmestegen sowie nach radial
innen versetzbare Verriegelungskörper
auf, welche in Verriegelungsnuten des zugeordneten Einsteckendes des
Werkzeugs eingreifen und die axiale Beweglichkeit des Werkzeugs
begrenzen. Das Drehmoment wird dabei maschinenseitig mit den zwei
Drehmitnahmestegen übertragen,
die in zwei korrespondierenden Trapeznuten des Werkzeugs eintauchen.
Die Form der Verriegelungsnuten entspricht in etwa der Form der
Verriegelungskörper,
zumeist Kugeln. Durch die sich zur Übertragung eines gegebenen Drehmoments
auf das Werkzeug notwendig ergebende hohe Flächenpressung sind die bezüglich der Führungsflächen radial
innen angeordneten Drehmitnahmestege einer hohen Verschleissbeanspruchung ausgesetzt,
welche die Lebensdauer der Werkzeugaufnahme begrenzt. Insbesondere
bei Werkzeugaufnahmen für
im Baugewerbe verwendeten Handwerkzeugmaschinen, welche spröde Materialien
wie Beton und Mauerwerk bearbeiten und abrasiv wirksamen Abraum
erzeugen, ist ein geringer Verschleiss der Werkzeugaufnahmen für die Zuverlässigkeit
der Handwerkzeugmaschinen von Bedeutung. Bohrhämmer werden mit jeder neuen
Generation immer leistungsstärker
und die Einsatzzeiten der Handwerkzeugmaschinen nehmen, einhergehend
mit komfortablerem Arbeitsverhalten, durch intensivere Nutzung zu.
Durch bessere Werkstoffe der Werkzeuge finden auch Bohrmeissel mit
grösseren
Bohrdurchmesser Verwendung. Diese Bedingungen begrenzen und reduzieren
die Standzeit der bislang eingesetzten Werkzeugaufnahmen. Die Ausfälle zeigen
sich insbesondere durch abbrasiven Verschleiss diverser Kontaktpartner
wie: Drehmomentmitnahmestege gegenüber den Trapeznuten; Kugel
in Nuten des Einsteckendes; Kugel und deren Aufnahmen und Abstützflächen in
der Werkzeugaufnahme.
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Nach
der
US3525531 und der
DE10044387 ist eine Werkzeugaufnahme
mit einer separaten, verschleissfesten Führungshülse mit nach radial Innen einkragenden
Drehmitnahmemitteln vorbekannt.
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Zudem
weist nach der
DE3416964 die
Werkzeugaufnahme eine separate, verschleissfeste Führungshülse auf,
welche einseitig ein Verriegelungselement in sich ausbildet. Zur
Aufnahme des Einsteckendes mit stirnseitig geschlossen Verriegelungsnuten
ist die Führungshülse auf
der dem Verriegelungselement gegenüberliegende Seite halbseitig
offen, wodurch das Einsteckende schräg in die Werkzeugaufnahme eingeschwenkt
werden kann. Damit ist jedoch der Nachteil verbunden, dass das Einsteckende in
dieser Axialposition ungeführt
ist, was sich für
leistungsstärke
Handwerkzeugmaschinen nicht eignet.
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Neben
der Verschleissproblematik wird die Werkzeugaufnahme stark beansprucht
wenn im Leerschlagfall das Werkzeug an den Verrieglungselementen
der Werkzeugaufnahme anschlägt
und davor die große
kinetische Energie des Werkzeugs reibungtechnisch über einen
nur sehr kurzen Leerweg nicht abgebaut werden kann. Das Werkzeug
bewegt sich nach einem harten Stoß wieder gegen den Döpper und
aktiviert somit wiederum das Schlagwerk, wodurch sich dieser Vorgang
periodisch wiederholt.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht in der Realisierung einer hochbeanspruchbaren
Werkzeugaufnahme langer Standzeit.
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Die
Aufgabe wird im Wesentlichen durch die Merkmale des Anspruchs 1
gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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So
weist eine Werkzeugaufnahme für
ein zumindest teilweise drehendes und/oder schlagendes Werkzeug
einen drehend antreibbaren hülsenförmigen Grundkörper auf,
der radial Innen drehfest ein verschleissfestes Führungsmittel
aufnimmt, welches nach radial Innen einkragende Drehmitnahmemittel aufweist,
wobei das Führungsmittel
aus zumindest zwei Führungsschalen
aus verschleissfestem Material besteht, von denen zumindest eine
im Grundkörper
begrenzt radial versetzbar ist und einen radial einkragenden Verriegelungskörper in
sich ausbildet.
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Durch
die zwei verschleissfesten Führungsschalen
mit Drehmitnahmemitteln ist ein hochbeanspruchbares Führungsmittel
vorhanden, wobei durch den in sich ausbildeten radial einkragenden
Verriegelungskörper
in einer der begrenzt radial versetzbaren Führungsschalen die verschleissende
Kontaktpaarung: Verriegelungskörper – Führungshülse entfällt. Die
Verriegelung/Entriegelung erfolgt nach radialem Herausschwenken
der Führungsschalen
durch Verkippen des Werkzeugs aus der koaxialen Orientierung heraus,
in welcher es in der verriegelten Position umfänglich geführt ist.
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Vorteilhaft
ist der Verriegelungskörper
eine Kugelkalotte, wodurch eine Kompatibilität zu üblichen Werkzeugaufnahmen mit
einer Verriegelungskugel gegeben ist.
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Vorteilhaft
ist zumindest die Führungsschale mit
dem Verriegelungskörper
im Grundkörper
axial begrenzt beweglich ausgebildet, wodurch diese im Leerschlagfall
in Schlagrichtung verschoben wird und ein zu weites Zurückbewegen
des Werkzeugs verhindert, wodurch periodisch wiederholte Leerschläge vermieden
werden.
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Vorteilhaft
sind die Drehmitnahmemittel zumindest zwei nach radial Innen einkragende,
sich längs
erstreckende Drehmitnahmestege, wodurch eine Kompatibilität zu üblichen
Werkzeugaufnahmen mit zwei oder drei Drehmitnahmestegen gegeben
ist.
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Vorteilhaft
sind die Drehmitnahmemittel allesamt an der Führungsschale ohne radial einkragenden
Verriegelungskörper ausbildet,
wodurch nur diese mit dem Werkzeug verkippt wird.
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Vorteilhaft
bildet zumindest die Führungsschale
mit Drehmitnahmemitteln nach radial Aussen auskragende Schalendrehmitnahmemittel
aus, weiter vorteilhaft längs
verlaufende Stege, die ihrerseits in passende Drehmitnahmeausnehmungen
des Grundkörpers
eingreifen, wodurch die Übertragung des
Drehmoments vom Grundkörper
auf die drehübertragende
Führungsschale
geeignet erfolgt.
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Vorteilhaft
bildet der Grundkörper
eine Schräge
zu einer inneren Radialerweiterung aus, wodurch zumindest die den
Verriegelungskörper
aufweisende Führungsschale
in die Radialerweiterung hinein radial versetzbar ist.
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Vorteilhaft
bilden die in der Verrieglungsposition befindlichen Führungsschalen
einen im Wesentlichen umfänglich
geschlossenen Aufnahmebereich für
das Einsteckende des passend zugeordneten Werkzeugs aus, wodurch
das Eindringen von Abbrieb in weitere Raumbereiche der Werkzeugaufnahme
begrenzt wird.
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Vorteilhaft
sind die Führungsschalen
axial formschlüssig
miteinander verbunden, weiter vorteilhaft über eine grobe Axialverzahnung,
wodurch ihre axialen Bewegungen gekoppelt sind.
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Vorteilhaft
sind die Führungsschalen
werkzeugseitig über
einen Formschluss, der weiter vorteilhaft bundförmig radial nach aussen auskragt,
mit einer elastischen Staubschutzkappe verbunden, wodurch über diese
ein elastischer Drehpunkt für
die Führungsschalen
ausgebildet wird.
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Vorteilhaft
bildet der Grundkörper
einen werkzeugseitigen Axialanschlagbund aus, wodurch an diesem
radial nach aussen auskragende Anschlagflächen der Führungsschalen anschlagen können.
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Die
Erfindung wird bezüglich
eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels
näher erläutert mit:
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1 als
Werkzeugaufnahme im Querschnitt in Verrieglungsposition
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2 als
Werkzeugaufnahme im Längsschnitt
in Verrieglungsposition (obere Bildhälfte in Leerschlagposition
unter Bildhälfte
in Schlagposition)
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3 als
Werkzeugaufnahme im Längsschnitt
in Entriegelungsposition
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Nach
den 1 und 2 weist eine Werkzeugaufnahme
einen hülsenförmigen Grundkörper 1 auf,
der maschinenseitig mit einer drehantreibenden rohrförmigen Maschinenspindel 2 lösbar verbunden ist,
welche einen axial hin- und herbewegten Döpper 3 führt, der
die Schlagenergie des nicht weiter dargestellten Bohrhammerschlagwerks
auf das Einsteckende 4 eines nicht weiter dargestellten
Werkzeugs überträgt. An dem
werkzeugseitigen Ende des Grundkörpers 1 sind
zwei, über
eine Axialverzahnung 5 axial formschlüssig miteinander verbundene, Führungsschalen 6 und 7 aus
hochverschleissfesten Stahl radial gestützt und axial beweglich gelagert,
die das Einsteckende 4 koaxial zentrieren und führen (Verriegelungsposition).
Die Führungsschale 6 besitzt
einen zu einer Verriegelungsnut 8 des Einsteckendes 4 passenden,
kugelkalottenförmigen
Verriegelungskörper 9.
Die Drehmomentübertragung
erfolgt über
die Führungsschale 7,
deren beide diametral angeordnete, sich längs erstreckende Drehmitnahmestege 10 in
maschinenseitig offenen Drehmitnahmenuten 11 des Einsteckendes 4 eingreifen.
Die Schalendrehmitnahmemittel 12 in Form von diametral
angeordneten äusseren
Stegen der Führungsschale 7 greifen
in passende Längsnuten 13 des Grundkörpers 1 ein.
Die in der Verrieglungsposition befindlichen Führungsschalen 6 und 7 bilden
einen umfänglich
geschlossenen Aufnahmebereich für
das Einsteckende 4 des passend zugeordneten Werkzeugs aus.
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Im
in der unteren Bildhälfte
der 2 dargestellten Betriebsfall des Hammerbohrens
wird das Werkzeug mit dem Einsteckende 4 gegen den nicht dargestellten
Untergrund gedrückt.
Dadurch wird über
die Verriegelungsnut 8 und den Verriegelungskörper 9 die
Führungsschale 6 in
eine axiale Mittelposition des Grundkörpers 1 verschoben,
wobei sich die über
eine Axialverzahnung 5 axial formschlüssig mit der Führungsschale 6 verbundene
Führungsschale 7 dabei
in die gleiche axiale Mittelposition bewegt. Begrenzt wird die Bewegung
durch einen axialen Anschlag des Einsteckendes 4 am Döpper 3 (Schlagposition).
Die im Hammerbohrbetrieb erforderlichen axialen Bewegungen des Einsteckendes 4 sind
durch eine übliche
ausreichende Längendifferenz
zwischen der Verriegelungsnut 8 und dem Verriegelungskörper 9 sichergestellt.
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Im
in der oberen Bildhälfte
der 2 dargestellten Leerschlagfall hebt die Werkzeugmaschine vom
Untergrund ab, bewegt sich ausgelöst durch den Impuls des Döppers 3 das
Werkzeug mit dem Einsteckende 4 etwas werkzeugseitig axial
aus der Werkzeugaufnahme heraus und trifft mit der Axialbegrenzung 14 der
Verriegelungsnut 8 auf den Verriegelungkörper 9,
welcher die Führungsschale 6 und über die Axialverzahnung 5 auch
die Führungsschale 7 etwas werkzeugseitig
axial aus der Werkzeugaufnahme heraus bewegt bis die Führungsschalen 6 und 7 mit ihrer
definierten Anschlagflächen 15 an
einem Axialanschlagbund 16 des Grundkörpers 1 grossflächig anschlagen
(Leerschlagposition). Durch die Reibung zwischen dem Einsteckende 4 mit
den Führungsschalen 6 und 7,
der beiden Führungsschalen 6 und 7 gegeneinander,
der beiden Führungsschalen 6 und 7 gegenüber dem
Grundkörper 1 wird
die kinetische Energie des Werkzeugs abgebaut, wodurch das Einsteckende 4 in
einer Axialposition zur Ruhe kommt, in welche keine Schlagberührung mit
dem Döpper 3 mehr
möglich
ist.
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Beim
Einsetzen des Werkzeugs schiebt der Nutzer das Einsteckende 4 durch
die Dichtlippen 17 der aus einem Elastomer bestehenden
Staubschutzkappe 18 längs
der Führungsflächen 19 der
Führungsschalen 6 und 7 ein.
Das dabei an der werkzeugseitigen Vorderflanke 20 des Verriegelungskörpers 9 anschlagende
Einsteckende 4 verschiebt die Führungsschalen 6 und 7 gegenüber dem
Grundkörper 1 maschinenseitig
axial in eine in 3 dargestellte Entriegelungsposition,
in der sich durch den Zwang des eingeführten Einsteckende 4 die
maschinenseitigen Enden der Führungsschalen 6 und 7 radial
nach aussen öffnen
lassen. Das koaxial um einen Verkippwinkel [alpha] verkippte Einsteckende 4 kann
nun unter dem Verriegelungskörper 9 durchtauchen.
Die Federkraft einer Druckfeder 21 bewegt anschliessend
die elastische Staubschutzkappe 18 sowie die mittels eines
bundförmig
radial nach aussen auskragenden Formschlusses 22 mit dieser
gelenkig verbundenen Führungsschalen 6 und 7 zurück in ihre Verriegelungsstellung
(in 2 in der oberen Bildhälfte dargestellt), wobei diese über eine
Schräge 23 des
Grundkörpers 1 mit
ihrem maschinenseitigen Ende radial nach innen bewegt werden, wobei
der Verriegelungskörper 9 in
die Verriegelungsnut 8 eintaucht. Der elastische Formschluss 22 dient
dabei als Drehpunkt für
die Führungsschalen 6 und 7.
Die Staubschutzkappe 18 bildet mit der integrierten Dichtlippe 17 eine Staubdichtung
und mit anderen Dichtungsteilen 24 der Werkzeugaufnahme
ein Labyrinth gegen ungewollten Staubeintritt zum Grundkörper 1 aus.
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Zum
Entfernen des Werkzeugs aus der Werkzeugaufnahme versetzt der Nutzer
gegen die Federkraft der Druckfeder 21 die Staubkappe 18 maschinenseitig
axial. Über
den Formschluss 22 werden ebenfalls die Führungsschalen 6 und 7 axial
aus ihrer Verriegelungsstellung (in 2 in der oberen Bildhälfte dargestellt)
versetzt und vom Grundkörper 1 radial
entriegelt. Beim Herausziehen des Einsteckendes 4 werden
die Führungsschalen 6 und 7 über den
Zwang des Einsteckendes 4, gebildet durch die Axialbegrenzung 14 der
Verriegelungsnut 8, um den Drehpunkt des Formschlusses 22 radial
nach aussen versetzt. Das nunmehr koaxial um den Verkippwinkel [alpha]
verkippte Einsteckende 4 ist axial frei und kann entnommen
werden. Die Federkraft der Druckfeder 21 versetzt anschliessend
die Führungsschalen 6 und 7 und
die Staubkappe 19 zurück
in die Leerschlagposition (in 2 in der unteren
Bildhälfte
dargestellt).