DE102011077244A1

DE102011077244A1 - Werkzeugaufnahme

Info

Publication number: DE102011077244A1
Application number: DE102011077244A
Authority: DE
Inventors: Aaron Wiedner; Markus Hartmann; Udo Hauptmann
Original assignee: Hilti AG
Current assignee: Hilti AG
Priority date: 2011-06-09
Filing date: 2011-06-09
Publication date: 2012-12-13
Also published as: EP2532486B1; CN102814797A; US20120313333A1; EP2532486A1; US9221165B2; CN102814797B

Abstract

Die erfindungsgemäße Werkzeugaufnahme hat eine Spindel, die einen längs einer Arbeitsachse orientieren, abtriebsseitig offenen, zylindrischen oder prismatischen Aufnahmeraum zum Aufnehmen eines Werkzeugs in Einsetzrichtung und ein in den Aufnahmeraum in radialer Richtung einstechendes Langloch hat. Ein Sperrkörperragt in dem Langloch liegend in den Aufnahmeraum hinein und ist zwischen einem abtriebsseitigen Ende des Langlochs und einem antriebsseitigen Ende des Langlochs beweglich. Ein Schieber dient zum Schieben des Sperrkörpers zu dem abtriebsseitigen Ende des Langlochs, wobei der Schieber in radialer Richtung mit dem Sperrkörper überlappt und durch eine erste Feder entgegen der Einsetzrichtung kraftbeaufschlagt ist. Ein radialer Anschlag zwingt an ihm in radialer Richtung anliegend den Sperrkörper zum Eingreifen in den Aufnahmeraum. Der radiale Anschlag überlappt in einer verriegelnden Stellung mit dem abtriebsseitigen Ende des Langlochs und ist entgegen der Einsetzrichtung, gegen die Federkraft der ersten Feder zum Freigeben einer radialen Bewegung des Sperrkörpers aus dem Eingriff mit dem Aufnahmeraum verschiebbar ist. Eine zweite Feder ist in Einsetzrichtung an dem Schieber abgestützt und beaufschlagt den radialen Anschlag entgegen der Einsetzrichtung mit einer Federkraft.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkzeugaufnahme, insbesondere für eine meißelnde, rein meißelnde und/oder bohrmeißelnde Werkzeugmaschine. Die Werkzeugaufnahme ist insbesondere für meißelnde und drehmeißelnde Werkzeuge ausgelegt, die eine längliche Verriegelungsnut am Schaftende aufweisen.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Die erfindungsgemäße Werkzeugaufnahme hat eine Spindel, die einen längs einer Arbeitsachse orientierten, abtriebsseitig offenen, zylindrischen oder prismatischen Aufnahmeraum zum Aufnehmen eines Werkzeugs in Einsetzrichtung und ein in den Aufnahmeraum in radialer Richtung einstechendes Langloch hat. Die Spindel kann unlösbar oder lösbar mit einem Antrieb einer Handwerkzeugmaschine, z.B. einem Bohrhammer verbunden sein. Ein Sperrkörper, z.B. eine Kugel, ragt in dem Langloch liegend in den Aufnahmeraum hinein und ist zwischen einem abtriebsseitigen Ende des Langlochs und einem antriebsseitigen Ende des Langlochs beweglich. Die Zahl der Langlöcher und Sperrkörper ist nicht auf genau eines beschränkt, es können auch mehrere Langlöcher vorgesehen sein, in welchen jeweils genau ein Sperrkörper angeordnet sind. Ein Schieber dient zum Schieben des Sperrkörpers zu dem abtriebsseitigen Ende des Langlochs, wobei der Schieber in radialer Richtung mit dem Sperrkörper überlappt und durch eine erste Feder entgegen der Einsetzrichtung kraftbeaufschlagt ist. Ein radialer Anschlag zwingt an ihm in radialer Richtung anliegend den Sperrkörper zum Eingreifen in den Aufnahmeraum. Der radiale Anschlag überlappt in einer verriegelnden Stellung mit dem abtriebsseitigen Ende des Langlochs, wodurch der in dem abtriebsseitigen Ende liegende Sperrkörper an einer radialen Bewegung gehindert ist, und der radiale Anschlag ist entgegen der Einsetzrichtung, gegen die Federkraft der ersten Feder zum Freigeben einer radialen Bewegung des Sperrkörpers aus dem Eingriff mit dem Aufnahmeraum verschiebbar. Eine zweite Feder ist in Einsetzrichtung an dem Schieber abgestützt und beaufschlagt den radialen Anschlag entgegen der Einsetzrichtung mit einer Federkraft.
In der Grundstellung ist der Sperrkörper durch den Schieber am abtriebsseitigen Ende des Langlochs gehalten. Der radiale Anschlag überlappt in der Grundstellung in axialer Richtung mit dem Sperrkörper, wodurch der Sperrkörper in der Grundstellung in den Aufnahmeraum eingreifend gehalten ist. Die Grundstellung entspricht einer verriegelnden Stellung der Werkzeugaufnahme. Ein Anwender kann den radialen Anschlag gegen die erste Feder zu dem antriebsseitigen Ende verschieben, worauf der Sperrkörper in radialer Richtung aus dem Aufnahmeraum vollständig heraustreten kann. Ein in der Werkzeugaufnahme liegendes Werkzeug wird hierdurch freigegeben. Die zweite Feder erleichtert das Einsetzen des Werkzeugs, wenn die Werkzeugaufnahme vertikal gehalten ist. Die zweite Feder hält den radialen Anschlag ohne Betätigung des Anwenders überlappend mit dem abtriebsseitigen Ende des Langlochs. Der Anwender verschiebt beim Einsetzen mit dem Werkzeug den Sperrkörper einschließlich dem Schieber in Richtung zu dem antriebsseitigen Ende. An dem antriebsseitigen Ende kann der Sperrkörper ungehindert durch den radialen Anschlag radial ausweichen und den Aufnahmeraum freigeben. Die beiden Federn können an gegenüberliegenden Seiten des Schiebers angeordnet sein.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die nachfolgende Beschreibung erläutert die Erfindung anhand von exemplarischen Ausführungsformen und Figuren. In den Figuren zeigen:
1 eine Handwerkzeugmaschine,
2 eine Werkzeugaufnahme,
3 eine Werkzeugaufnahme,
Gleiche oder funktionsgleiche Elemente werden durch gleiche Bezugszeichen in den Figuren indiziert, soweit nicht anders angegeben. Radial und axiale Richtungen beziehen sich, soweit es nicht explizit anders angegeben, auf eine Arbeitsachse der Werkzeugmaschine. Orientierungen sind ohne weiteren Vermerk in Bezug auf eine Schlagrichtung der Werkzeugmaschine angegeben, wonach ein hinteres Element gegenüber einem vorderen Element in Schlagrichtung versetzt ist. Eine Länge bezeichnet eine Abmessung längs einer (Längs-)Richtung der größten Ausdehnung eines Körpers, eine Breite ist die größte Abmessung in der Ebene senkrecht zu der Längsrichtung.
AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
1 zeigt als Beispiel einer meißelnden Handwerkzeugmaschine schematisch einen Bohrhammer 1. Der Bohrhammer 1 hat eine Werkzeugaufnahme 2, in welche ein Schaftende 3 eines Werkzeug, z.B. eines des Bohrmeißels 4, eingesetzt werden kann. Einen primären Antrieb des Bohrhammers 1 bildet ein Motor 5, welcher ein Schlagwerk 6 und eine Abtriebswelle 7 antreibt. Ein Anwender kann den Bohrhammer 1 mittels eines Handgriffs 8 führen und mittels eines Systemschalters 9 den Bohrhammer 1 in Betrieb nehmen. Im Betrieb dreht der Bohrhammer 1 den Bohrmeißel 4 kontinuierlich um eine Arbeitsachse 10 und kann dabei den Bohrmeißel 4 in Schlagrichtung 11 längs der Arbeitsachse 10 in einen Untergrund schlagen.
Das Schlagwerk 6 ist beispielsweise ein pneumatisches Schlagwerk 6. Ein Erreger 12 und ein Schläger 13 sind in dem Schlagwerk 6 längs der Arbeitsachse 10 beweglich geführt. Der Erreger 12 ist über einen Exzenter 14 oder einen Taumelfinger an den Motor 5 angekoppelt und zu einer periodischen, linearen Bewegung gezwungen. Eine Luftfeder gebildet durch eine pneumatische Kammer 15 zwischen Erreger 12 und Schläger 13 koppelt eine Bewegung des Schlägers 13 an die Bewegung des Erregers 12 an. Der Schläger 13 kann direkt auf ein hinteres Ende des Bohrmeißels 4 aufschlagen oder mittelbar über einen im Wesentlichen ruhenden Zwischenschläger 16 einen Teil seines Impuls auf den Bohrmeißel 4 übertragen. Das Schlagwerk 6 und vorzugsweise die weiteren Antriebskomponenten sind innerhalb eines Maschinengehäuses 17 angeordnet.
2 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform der Werkzeugaufnahme 2. Die Werkzeugaufnahme 2 hat eine von der Abtriebswelle 7 angetriebene hohle Spindel 20 mit einem Aufnahmeraum 21 für das Werkzeug 4. Das Werkzeug 4 kann durch eine abtriebsseitige Öffnung 22 in Einsetzrichtung 23 (entgegen der Schlagrichtung 11) in den Aufnahmeraum 21 eingesetzt werden. Der Aufnahmeraum 21 ist vorzugsweise komplementär zu dem Schaftende 3, z.B. zylindrisch ausgebildet.
Eine lösbare Verriegelung des mit Verriegelungsnuten versehenen Werkzeugs 4 in dem Aufnahmeraum 21 erfolgt mittels Sperrkörpern, hier beispielsweise mit Kugeln 24. Die Kugeln 24 sind in Langlöcher 25 in einer Wand 26 der hohlen Spindel 20 eingesetzt. Ein radiale Hemmung der Kugeln 24 erfolgt durch einen Verriegelungsring 27, an welchem von radial innen anliegend die Kugeln 24 teilweise in den Aufnahmeraum 21 hineinragen. Der in den Aufnahmeraum 21 hineinragende Teil der Kugeln 24 kann in die Verriegelungsnut des Werkzeugs 4 eingreifen. Ein federbelasteter Schieber 28 hält die Kugeln 24 innerhalb des Verriegelungsrings 27, d.h. axial mit dem Verriegelungsring 27 überlappend. Beim Einsetzen des Werkzeugs werden die Kugeln 24 gegen den federbelasteten Schieber 28 verschoben und gelangen aus dem Eingriff mit dem Verriegelungsring 27. Die Kugeln 24 können radial ausweichen und den Aufnahmeraum 21 freigeben. Der Verriegelungsring 27 kann durch eine Betätigungshülse 29 gegen den federbelasteten Schieber 28 verschoben werden, wodurch die radiale Hemmung der Kugeln 24 aufgehoben wird und ein eingesetztes Werkzeug entnehmbar ist.
Die beispielhafte Spindel 20 hat zwei gegenüberliegende Langlöcher 25 in ihrer mantelförmigen Wand 26. Die Langlöcher 25 sind parallel zu der Arbeitsachse 10 ausgerichtet, ein Abstand eines abtriebsseitigen Endes 30 von einem antriebsseitigen Ende 31 ist vorzugsweise größer als eine Breite der Langlöcher 25. In jedes der Langlöcher 25 ist eine der Kugeln 24 eingesetzt. Ein Durchmesser der Kugeln 24 ist größer als eine Wandstärke der Spindel 20, wodurch die Kugeln 24 teilweise in den Aufnahmeraum 21 hineinragen und teilweise über die Spindel 20 hinausstehen. Anstelle von Kugeln können Walzen, Rollen etc. als Sperrkörper eingesetzt werden.
Der Verriegelungsring 27 hat eine radial nach innen weisende Anschlagfläche 32. Die Anschlagfläche 32 ist vorzugsweise zylindrisch. Ein radialer Abstand der Anschlagfläche von der Arbeitsachse 10 ist derart bemessen, dass die Kugeln 24 die Anschlagfläche 32 berührend in den Aufnahmeraum 21 hineinragen. Eine axiale Abmessung der Anschlagfläche 32 ist geringer als eine Länge der Langlöcher 25, deren Abstand von abtriebsseitigen Ende 30 zu antriebsseitigen Ende 31. Die Anschlagfläche 32 und das abtriebsseitige Ende 30 des Langlochs 25 überlappen längs der Arbeitsachse 10 bei einer verriegelnden Stellung des Verriegelungsrings 27, welche zugleich die Grundstellung ist. In der Grundstellung besteht kein axialer Überlapp der Anschlagfläche 32 mit dem antriebsseitigen Ende 31 des Langlochs 25. Für eine entriegelnde Stellung ist der Verriegelungsring 27 gegenüber dem abtriebsseitigen Ende 30 wenigstens soweit axial versetzt, dass die Kugeln 24 radial ausweichend vollständig aus dem Aufnahmeraum 21 austreten können.
Der beispielhafte Verriegelungsring 27 ist material- und/oder formschlüssig mit der Betätigungshülse 29 verbunden. Die Betätigungshülse 29 hat eine freizugängliche Außenfläche, an welcher der Anwender diese greifen kann. Die Betätigungshülse 29 einschließlich dem Verriegelungsring 27 sind von einem Anwender aus einer Grundstellung in die entriegelnde Stellung verschiebbar.
Der Schieber 28 ist antriebsseitig von den Kugeln 24 angeordnet. Der beispielhafte Schieber 28 ist eine ringförmige Scheibe, welche auf die Spindel 20 aufgeschoben ist. Der Schieber 28 ist längs der Arbeitsachse 10 gegenüber der Spindel 20, den Kugeln 24 und dem Verriegelungsring 27 axial beweglich. Die Kugeln 24 und der Schieber 28 überlappen in radialer Richtung 33, wodurch der Schieber 28 an den Kugeln 24 antriebsseitig anliegen kann.
Eine erste Feder 34 wirkt in Schlagrichtung 11 auf den Schieber 28. Der durch die erste Feder 34 belastete Schieber 28 hält die Kugeln 24 an oder nahe dem abtriebsseitigen Ende 30 des Langlochs 25, wodurch die Kugeln 24 im Eingriff mit der radialen Anschlagfläche 32 sind. Der Verriegelungsring 27 oder die Betätigungshülse 29 bilden einen abtriebsseitigen Anschlag für den Schieber 28, wodurch die erste Feder 34 mittelbar auch auf den Verriegelungsring 27 wirken kann. Der Betätigungshülse 29 wirkt die erste Feder 34 beim Verschieben aus der Grundstellung in die entriegelnde Stellung entgegen.
Eine zweite Feder 35 ist zwischen der Betätigungshülse 29 und dem Schieber 28 vorgespannt angeordnet. Die zweite Feder 35 berührt den gegenüber dem Verrieglungsring 27 axial beweglichen Schieber 28. Beim Einsetzen des Werkzeugs 4 schiebt das Werkzeug 4 die Kugeln 24 und mittelbar den Schieber 28 zu dem antriebsseitigen Ende 31 des Langlochs 25. Der Schieber 28 löst sich dabei von dem Verriegelungsring 27 bzw. der Betätigungshülse 29. Die zweite Feder 35 wirkt auf den Verriegelungsring 27 in Schlagrichtung 11 und hält somit den Verriegelungsring 27 in dessen Grundstellung nahe dem abtriebsseitigen Ende 30 des Langlochs 25.
Die Betätigungshülse 29 hat einen axiale erste antriebsseitige Anlagefläche 36, an welchem der Schieber 28 in der Grundstellung anliegt. Längs der Arbeitsachse 10, in Schlagrichtung 11 versetzt zu der ersten Anlagefläche 36 ist eine zweite antriebsseitige Anlagefläche 37 vorgesehen. Die zweite Feder 35 ist an dieser zweiten Anlagefläche 37 angelegt.
Die beiden Federn 34, 35 können beispielsweise als Schraubenfedern ausgebildet sein. Die erste Feder 34 übt auf den Schieber 28 eine größere Kraft als die zweite Feder 35 aus.
3 zeigt eine Abwandlung der Werkzeugaufnahme 2, bei welcher die zweite Feder 35‘ und die zweite Anlagefläche 37‘ variiert sind. Die Betätigungshülse 29 hat eine Tasche 38, deren axiales Ende die zweite Anlagefläche 37‘ ausbildet und in der die zweite Feder 35‘ angeordnet ist.

Claims

Werkzeugaufnahme mit einer Spindel (20), die einen längs einer Arbeitsachse (10) orientieren, abtriebsseitig offenen, zylindrischen oder prismatischen Aufnahmeraum (21) zum Aufnehmen eines Werkzeugs (4) in Einsetzrichtung (23) und ein in den Aufnahmeraum (21) in radialer Richtung (33) einstechendes Langloch (25) hat, einem Sperrkörper (24), der in dem Langloch (25) liegend in den Aufnahmeraum (21) hineinragt und zwischen einem abtriebsseitigen Ende (30) des Langlochs (25) und einem antriebsseitigen Ende (31) des Langlochs (25) beweglich ist, einem Schieber (28) zum Schieben des Sperrkörpers (24) zu dem abtriebsseitigen Ende (30) des Langlochs (25), wobei der Schieber (28) in radialer Richtung (33) mit dem Sperrkörper (24) überlappt und durch eine erste Feder (34) entgegen der Einsetzrichtung (23) kraftbeaufschlagt ist, einem radialen Anschlag (27, 32), an dem in radialer Richtung (33) anliegend der Sperrkörper (24) in den Aufnahmeraum (21) eingreifend gezwungen ist, der in einer verriegelnden Stellung mit dem abtriebsseitigen Ende (30) des Langlochs (25) überlappt und entgegen der Einsetzrichtung (23), gegen eine Federkraft der ersten Feder (34) zum Freigeben einer radialen Bewegung des Sperrkörpers (24) aus dem Eingriff mit dem Aufnahmeraum (21) verschiebbar ist, und einer zweiten Feder (35), die in Einsetzrichtung (23) an dem Schieber (28) abgestützt ist und den radialen Anschlag (27, 32) entgegen der Einsetzrichtung (23) kraftbeaufschlagt.
Werkzeugaufnahme nach Anspruch 1 gekennzeichnet durch eine für einen Anwender bedienbare Betätigungshülse (29) zum Entriegeln des Werkzeugs (4), die einen Verriegelungsring (27) mit dem radial nach innen weisenden Anschlag (32) aufweist.
Werkzeugaufnahme nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Feder (35) eine geringerer Federkraft als die erste Feder (34) auf den Schieber (28) ausübt.
Werkzeugaufnahme nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Feder (35) in jeder Stellung unter Vorspannung ist.
Werkzeugaufnahme nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Feder (34) antriebsseitig und die zweite Feder (35) abtriebsseitig von dem Schieber (28) angeordnet sind.
Werkzeugaufnahme nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Feder (35) den Schieber (28) berührt.
Werkzeugaufnahme nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Feder (35) abtriebsseitig an einer Betätigungshülse (29) anliegt.