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Die Erfindung geht aus von einer
Werkzeugaufnahme für
einen Bohrhammer oder einen Meißelhammer
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus
DE 100 26 021 A1 ist eine Werkzeugaufnahme
für einen
Bohrmeißel
bekannt, die beim Werkzeugwechsel eine Einhandbedienung ermöglicht.
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Hierzu weist die Werkzeugaufnahme
einen Aufnahmekörper
mit einer Einführöffnung auf,
in die ein Werkzeugschaft axial eingeführt werden kann.
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Im eingeführten Zustand kann der Werkzeugschaft
dann durch Verriegelungskörper
axial verriegelt werden, wobei die Verriegelungskörper in axial
verlaufende Nuten in dem Werkzeugschaft eingreifen, so dass der
Werkzeugschaft im verriegelten Zustand einen bestimmten Bewegungsspielraum
in axialer Richtung hat.
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Hierbei wird durch eine axial verschiebbare Verriegelungshülse eine
radiale Ausweichbewegung der Verriegelungskörper verhindert, wenn sich
die Verriegelungshülse
in einer Verriegelungsstellung befindet.
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Wenn die Verriegelungshülse dagegen
von dem Bediener in eine Entriegelungsstellung geschoben wird, können die
Verriegelungskörper
radial nach außen
ausweichen und der Bohrmeißel
kann aus der Werkzeugaufnahme entnommen oder in die Werkzeugaufnahme
eingeführt
werden.
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Bei der bekannten Werkzeugaufnahme muss
die Verriegelungshülse
also in axialer Richtung um eine konstruktiv vorgegebene Verriegelungslänge zwischen
der Verriegelungsstellung und der Entriegelungsstellung verschoben
werden.
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Vorteile der
Erfindung
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Die Erfindung sieht demgegenüber eine Werkzeugaufnahme
vor, bei der die Verriegelungslänge
kleiner als die Baulänge
des Verriegelungskörpers
ist.
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Dies bietet zum einen den Vorteil
einer einfacheren Bedienung, da der Benutzer die Verriegelungshülse um eine
kürzere
Wegstrecke als bei der eingangs beschriebenen Werkzeugaufnahme verschieben
muss.
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Zum anderen ermöglicht dies vorteilhaft eine kürzere Baulänge der
Werkzeugaufnahme.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung weisen das Verriegelungselement und der Verriegelungskörper jeweils
mindestens zwei axial nebeneinander liegende Abschnitte mit einem
unterschiedlichen Querschnitt auf, die jeweils durch einen stufenförmigen Übergang
miteinander verbunden sind, wobei die Abschnitte des Verriegelungselements
einerseits und die Abschnitte des Verriegelungskörpers andererseits zumindest
in der Verriegelungsstellung jeweils paarweise aneinander anliegen.
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Vorzugsweise weist das Verriegelungselement
in dem ersten Abschnitt einen kleineren Innenquerschnitt als in
dem zweiten Abschnitt auf, während
der Verriegelungskörper
vorzugsweise in dem ersten Abschnitt einen kleineren Außenquerschnitt als
in dem zweiten Abschnitt aufweist.
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In der Eetriegelungsstellung liegt
also vorzugsweise der zweite Abschnitt des Verriegelungselements
mit dem größeren Innenquerschnitt
mit seiner Innenseite an der Außenseite
des ersten Abschnitts des Verriegelungskörpers mit dem kleineren Außenquerschnitt
an, so dass der Verriegelungskörper
radial nach außen
ausweichen kann und den Werkzeugschaft somit nicht mehr axial verriegelt.
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In der Verriegelungsstellung liegt
dagegen vorzugsweise der erste Abschnitt des Verriegelungselements
mit dem kleineren Innenquerschnitt mit seiner Innenseite an der
Außenseite
des ersten Abschnitts des Verriegelungskörpers mit dem kleineren Außenquerschnitt
an, während
der zweite Abschnitt des Verriegelungselements mit dem größeren Innenquerschnitt
mit seiner Innenseite an der Außenseite des
zweiten Abschnitts des Ver riegelungskörpers mit dem größeren Außenquerschnitt
anliegt. Der Verriegelungskörper
wird also in der Verriegelungsstellung gegenüber der Entriegelungsstellung
radial nach innen gedrückt
und greift dann in eine Nut in der Mantelfläche des Werkzeugschafts ein,
wodurch der Werkzeugschaft axial verriegelt wird.
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Der radiale Abstand des Verriegelungskörpers zwischen
der Verriegelungsstellung und der Entriegelungsstellung ist hierbei
vorzugsweise gleich der Differenz zwischen den Innenradien der beiden Abschnitte
des Verriegelungselements bzw. den Außenradien der beiden Abschnitte
des Verriegelungselements.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung weist das Verriegelungselement zusätzlich einen dritten Abschnitt
mit einem dritten Innenquerschnitt auf, der axial neben den beiden
Abschnitten angeordnet ist und mit diesen durch einen stufenförmigen Übergang
verbunden ist, wobei der Innenquerschnitt in dem dritten Abschnitt
des Verriegelungselements größer als
die Innenquerschnitte der beiden anderen Abschnitte des Verriegelungselements
ist. In der Entriegelungsstellung liegt also vorzugsweise der dritte
Abschnitt des Verriegelungselements mit seiner Innenseite an der
Außenseite
des zweiten Abschnitts des Verriegelungskörpers an.
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Die stufenförmigen Übergänge zwischen den einzelnen
Abschnitten des Verriegelungselements bzw. des Verriegelungskörpers verlaufen
vorzugsweise schräg
und bilden eine Auflaufschräge,
so dass das Verriegelungselement bei einer axialen Verschiebung
durch den Benutzer als Keil für
den Verriegelungskörper
wirkt und diesen radial nach innen drücken kann.
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Vorzugsweise verläuft sowohl der stufenförmige Übergang
des Verriegelungselements als auch der stufenförmige Übergang des Verriegelungskörpers schräg, so dass
beide Übergänge eine
Auflaufschräge
aufweisen.
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Hierbei ist der Winkel der beiden
Auflaufschrägen
gegenüber
der Axialrichtung vorzugsweise gleich, so dass die beiden Auflaufschrägen des
Verriegelungselements und des Verriegelungskörpers beim Übergang von der Entriegelungsstellung
in die Verriegelungsstellung planparallel aufeinander gleiten, wobei
der Verriegelungskörper
radial verschoben wird.
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Bei der Bemessung des Winkels der
Auflaufschräge
gegenüber
der Axialrichtung des Verriegelungselements sollte beachtet werden,
dass es nicht zu einem Festklemmen des Verriegelungselements kommen
darf, wenn das Verriegelungselement axial gegen den Verriegelungskörper geschoben
wird. Der Winkel der Auflaufschräge
gegenüber
der Axialrichtung ist deshalb vorzugsweise so klein, dass beim Berührungskontakt
zwischen dem Verriegelungskörper
und dem Verriegelungselement an der Kontaktstelle die Haftreibungsgrenze überschritten
wird und eine Gleitbewegung erfolgen kann.
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Die Erfindung ist jedoch hinsichtlich
der Gestaltung des Verriegelungskörpers und des Verriegelungselements
nicht auf eine stufenförmigen Übergang
beschränkt.
Es ist beispielsweise auch möglich, dass
sich der Innenquerschnitt des Verriegelungselements von der Entriegelungsstellung
ausgehend in Richtung der Verriegelungsstellung kontinuierlich erweitert,
während
sich der Außenquerschnitt
des Verriegelungskörpers von
der Entriegelungsstellung ausgehend in Richtung der Verriegelungsstellung kontinuierlich
verringert.
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Beispielsweise kann sich das Verriegelungselement
von der Verriegelungsstellung ausgehend in Richtung der Entriegelungsstellung
keilförmig
verjüngen,
während
sich der Außenquerschnitt
des Verriegelungskörpers
von der Verriegelungsstellung ausgehend in Richtung der Entriegelungsstellung
entsprechend keilförmig
erweitert.
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Vorzugsweise sind die Keilwinkel
bei dem Verriegelungselement und dem Verriegelungskörper hierbei
gleich, so dass sich die Innenseite des Verriegelungselements planparallel
auf der Außenseite
des Verriegelungskörpers
verschieben kann.
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Die Verschiebung des Verriegelungselements
kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass der Benutzer das Verriegelungselement
direkt bedient.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
ist jedoch ein separates Bedienelement vorgesehen, das vorzugsweise
als Bedienhülse
ausgeführt
ist und das Verriegelungselement beispielsweise mantelförmig umgibt.
Das Bedienelement ist vorzugsweise axial verschiebbar und durch
ein Federelement in axialer Richtung vorgespannt, um eine Ruhestellung
festzulegen. Eine Bewegung des Bedienelements kann dann auf das
Verriegelungselement übertragen
werden, was beispielsweise dadurch erfolgen kann, dass das Bedienelement
das Verriegelungselement mitnimmt. Es ist jedoch alternativ auch
möglich,
dass das Bedienelement starr oder elastisch mit dem Verriegelungselement
gekoppelt ist, um die Bewegung des Bedienelements auf das Verriegelungselement zu übertragen.
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Der im Rahmen der Erfindung verwendete Begriff
eines Verriegelungselements ist allgemein zu verstehen und nicht
auf die eingangs beschriebene Verriegelungshülse beschränkt, welche den Aufnahmekörper mantelförmig umgibt
und axial verschiebbar ist.
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Ferner umfasst die Erfindung auch
eine Werkzeugmaschine, wie beispielsweise einen Bohrhammer oder
einen Meißelhammer,
mit einer erfindungsgemäßen Werkzeugaufnahme.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus
der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die
Ansprüche enthalten
zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale
zweckmäßigerweise auch
einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es zeigen:
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1 eine
Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Werkzeugaufnahme in einer
Entriegelungsstellung, in der ein Werkzeug eingesetzt werden kann,
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2 eine
Querschnittsansicht der Werkzeugaufnahme aus 1 in einer Verriegelungsstellung, in
der das Werkzeug axial verriegelt ist, sowie
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3 eine
Querschnittsansicht der Werkzeugaufnahme aus den 1 und 2 in
einer Entriegelungsstellung, in der das Werkzeug entnommen werden
kann.
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Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
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Die Querschnittsansichten in den 1 bis 3 zeigen eine erfindungsgemäße Werkzeugaufnahme 10 für einen
Bohrhammer oder einen Meißelhammer, wobei
die Werkzeugaufnahme 10 eine axiale Verriegelung eines
Werkzeugschafts 12 mit einem vorgegebenen axialen Bewegungsspielraum
und eine einfache Einhandbedienung beim Werkzeugwechsel ermöglicht.
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Hierzu weist die Werkzeugaufnahme 10 einen
im Wesentlichen hohlzylindrischen Aufnahmekörper 14 mit einer
Einführöffnung 16 auf,
in die der Werkzeugschaft 12 axial eingeführt werden
kann.
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In dem Aufnahmekörper 14 sind über den Umfang
verteilt mehrere Durchbrüche
vorgesehen, in denen jeweils ein Verriegelungskörper 18 angeordnet
ist, wobei sich die Durchbrüche
in radialer Richtung nach innen verjüngen, um zu verhindern, dass der
Verriegelungskörper 18 nach
innen herausfallen kann.
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Der Verriegelungskörper 18 kann
zur axialen Verriegelung des Werkzeugschafts 12 in eine
axial verlaufende Nut 20 in der Mantelfläche des
Werkzeugschafts 12 eingreifen, wodurch der Werkzeugschaft 12 mit
einem vorgegebenen axialen Bewegungsspielraum verriegelt wird.
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Weiterhin weist die Werkzeugaufnahme 10 eine
Verriegelungshülse 22 auf,
die zwischen der in 2 gezeigten
Verriegelungsstellung und der in 1 gezeigten
Entriegelungsstellung axial verschiebbar ist.
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Die Verriegelungshülse 22 weist
drei axial nebeneinander liegende Abschnitte I, II, III mit einem unterschiedlichen
Innendurchmesser auf, wie insbesondere aus 2 ersichtlich ist, wobei die beiden Abschnitte
I und II durch einen stufenförmigen Übergang
IV miteinander verbunden sind, während
die beiden Abschnitte II und III durch einen weiteren stufenförmigen Übergang
V miteinander verbunden sind.
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Im Bereich der beiden stufenförmigen Übergänge IV und
V verläuft
die Innenseite der Verriegelungshülse 22 in einem Winkel
von 45° schräg zur Axialrichtung,
so dass die stufenförmigen Übergänge IV und
V Auflaufschrägen
bilden, wie noch detailliert beschrieben wird.
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Der Verriegelungskörper 18 weist
ebenfalls zwei axial nebeneinander liegende Abschnitte A, B mit
einem unterschiedlichen Außenquerschnitt
auf, die durch einen stufenförmigen Übergang
C miteinander verbunden sind.
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Im Bereich des stufenförmigen Übergangs
C verläuft
die Außenseite
des Verriegelungskörpers 18 in
einem Winkel von 45° schräg zur Axialrichtung,
so dass auch der stufenförmige Übergang
C eine Auflaufschräge
bildet.
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In der in 2 gezeigten Verriegelungsstellung liegt
der Abschnitt I der Verriegelungshülse 22 mit seiner
Innenseite an der Außenseite
des Abschnitts A des Verriegelungskörpers 18 an, während der
Abschnitt II der Verriegelungshülse 22 mit
seiner Innenseite an der Außenseite
des Abschnitts B des Verriegelungskörpers 18 anliegt.
Der Verriegelungskörper 18 wird
dabei radial nach innen gedrückt
und greift in die Nut 20 in dem Werkzeugschaft 12 ein, wodurch
der Werkzeugschaft 12 axial verriegelt wird.
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In der in 1 gezeigten Entriegelungsstellung zum
Einsetzen des Werkzeugschafts 12 sowie in der in 3 gezeigten Entriegelungsstellung
für eine
Entnahme des Werkzeugschafts 12 liegt dagegen der Abschnitt
II der Verriegelungshülse 22 mit seiner
Innenseite an der Außenseite
des Abschnitts A des Verriegelungskörpers 18 an, während der
Abschnitt III der Verriegelungshülse 22 mit
seiner Innenseite an der Außenseite
des Abschnitts B des Verriegelungskörpers 18 anliegt.
Der Verriegelungskörper 18 kann
hierbei also radial nach außen
ausweichen und greift nicht mehr in die Nut 20 in dem Werkzeugschaft 12 ein,
wodurch der Werkzeugschaft 12 entriegelt wird.
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Die Verriegelungshülse 22 wird
hierbei durch ein Federelement 24 axial in Richtung der
Verriegelungsstellung vorgespannt, um eine unbeabsichtigte Entriegelung
des Werkzeugschafts 12 zu verhindern.
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Die Bedienung der Werkzeugaufnahme 10 erfolgt
durch eine Bedienhülse 28,
welche die Verriegelungshülse 22 außen umgibt
und axial verschiebbar ist, wobei die Bedienhülse 28 durch ein Federelement 30 in
axialer Richtung vorgespannt wird. Bei einer Verschiebung der Bedienhülse 28 in
Richtung der Verriegelungshülse 22 stößt die Bedienhülse 28 an die
Verriegelungshülse 22,
wobei die Verriegelungshülse 22 axial
mitgenommen wird.
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Weiterhin weist die Werkzeugaufnahme 10 eine
elastische, ringförmige
Staubmanschette 32 auf, die das Eindringen von Staub in
die Einführöffnung 16 verhindert.
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Darüber hinaus weist die Werkzeugaufnahme 10 einen
Arretierungsmechanismus auf, der die Verriegelungshülse 22 in
der Entriegelungsstellung arretiert und dadurch bei einem Werkzeugwechsel eine
Einhandbedienung ermöglicht.
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Der Arretierungsmechanismus besteht
unter anderem aus einer Stahlkugel 34, die in einem radial verlaufenden
Durchbruch in dem Aufnahmekörper 14 radial
verschiebbar gelagert ist. Der Durchbruch in dem Aufnahmekörper 14 verjüngt sich
hierbei in radialer Richtung nach innen, um zu verhindern, dass
die Kugel 34 aus dem Durchbruch nach innen in die Einführöffnung 16 herausfällt. Die
Kugel 34 kann also nur teilweise nach innen in die Einführöffnung 16 hineinragen,
wie in 1 gezeigt ist.
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Weiterhin weist der Arretierungsmechanismus
einen Arretierungsbolzen 36 auf, der in einer radial verlaufenden
Bohrung in der Verriegelungshülse 22 radial
verschiebbar gelagert ist, wobei der Arretierungsbolzen 36 durch
eine Ringfeder 38 radial nach innen vorgespannt ist.
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Der Arretierungsbolzen 36 wird
in zwei axial verlaufenden Nuten geführt, die in der Mantelfläche des
Aufnahmekörpers 14 beiderseits
des Durchbruchs für
die Kugel 34 angeordnet ist, wobei die werkstückseitige
Nut eine geringere Nuttiefe aufweist als die werkzeugseitige Nut.
In der in 1 gezeigten
Entriegelungsstellung liegt der Arretierungsbolzen 36 deshalb
axial an der Stufe zwischen den beiden Nuten an, wodurch die Verriegelungshülse 22 axial
arretiert wird.
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Im Folgenden wird nun anhand von 1 beschrieben, wie der Werkzeugschaft 12 in
die Werkzeugaufnahme 10 eingeführt wird und dann selbständig verriegelt.
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Vor dem Einführen des Werkzeugschafts 12 muss
die Verriegelungshülse 22 zunächst in
die in 1 gezeigte Entriegelungsstellung
gebracht werden. Hierzu schiebt der Benutzer die Bedienhülse 28 in
Richtung der Verriegelungshülse 22,
wobei die Verriegelungshülse 22 axial
mitgenommen wird, bis der Arretierungsbolzen 36 schließlich hinter
der Stufe zwischen den beiden Nuten einrastet und die Verriegelungshülse 22 dadurch
axial arretiert.
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Anschließend kann der Benutzer die
Bedienhülse 28 loslassen,
die dann aufgrund der Vorspannung der Feder 30 in ihre
Ausgangsstellung zurückfährt.
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Beim axialen Einführen des Werkzeugschafts 12 in
die Einführöffnung 16 drückt der
Werkzeugschaft 12 dann den Verriegelungskörper 18 radial
nach außen,
bis der Verriegelungskörper 18 dann anschließend in
die Nuten 20 in dem Werkzeugschaft 12 eingreifen.
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Beim weiteren Einschieben des Werkzeugschafts 12 drückt die
Stirnseite des Werkzeugschafts 12 dann die Kugel 34 radial
nach außen,
wobei der Arretierungsbolzen 36 entgegen der Vorspannung der
Ringfeder 38 ebenfalls radial nach außen gedrückt wird.
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Wenn der Arretierungsbolzen 36 dann über die
Stufe zwischen den beiden Nuten angehoben ist, schiebt die Feder 24 die
Verriegelungshülse 22 axial in
die in 2 dargestellte
Verriegelungsstellung. Hierbei stößt der Übergang IV der Verriegelungshülse 22 an
den Übergang
C des Verriegelungskörpers 18.
Die beiden Übergänge IV,
C gleiten dann planparallel aufeinander, wobei der Verriegelungskörper 18 radial
nach innen gedrückt
wird, bis der Verriegelungskörper 18 in
die Nut 20 in dem Werkzeugschaft 12 eingreift
und den Werkzeugschaft 12 dadurch axial verriegelt. Erfindungsgemäß ist eine
sich dabei ergebende Verriegelungslänge kleiner als eine axiale Länge L des
Verriegelungskörpers 18.
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Der Werkzeugschaft 12 wird
also beim Einschieben in die Werkzeugaufnahme 10 automatisch verriegelt,
ohne dass ein Benutzereingriff erforderlich ist.
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Im Folgenden wird nun anhand von 3 die Entnahme des Werkzeugschafts 12 aus
der Werkzeugaufnahme 10 beschrieben.
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Vor der Entnahme des Werkzeugschafts 12 aus
der Werkzeugaufnahme 10 muss die Verriegelungshülse 22 zunächst aus
der in 2 dargestellten
Verriegelungsstellung in die in 3 gezeigte Entriegelungsstellung
gebracht werden. Hierzu schiebt der Benutzer die Bedienhülse 28 axial
aus der in Fi gur 1 gezeigten Stellung in Richtung der Verriegelungshülse 22,
wobei die Bedienhülse 28 die Verriegelungshülse 22 axial
mitnimmt, bis der Arretierungsbolzen 36 werkzeugseitig
hinter der Kugel 34 anliegt.
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Anschließend lässt der Benutzer die Bedienhülse 28 los,
woraufhin die Bedienhülse 28 aufgrund der
Rückstellkraft
der Feder 30 in ihre Ausgangsposition zurückfährt.
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Die Verriegelungshülse 22 wird
dann jedoch von der Kugel 34 und dem Arretierungsbolzen 36 axial
arretiert, da der Arretierungsbolzen 36 seitlich an der
Kugel 34 anliegt, während
die Kugel 34 von der Mantelfläche des Werkzeugschafts 12 nach
außen gedrückt wird.
Hierbei ist zu erwähnen,
dass die Nut 20 für
den Verriegelungskörper 18 in
Umfangsrichtung nicht den Teil umfasst, in dem die Kugel 34 angeordnet
ist. Die Kugel 34 kann also nicht nach innen in die Nut 20 ausweichen,
da diese gegenüber
der Kugel 34 winkelversetzt angeordnet ist.
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Der Benutzer kann dann den Werkzeugschaft 12 aus
der Werkzeugaufnahme 10 axial herausziehen, bis der Werkzeugschaft 12 schließlich die Kugel 34 freigibt,
die daraufhin radial nach innen ausweicht. Der Arretierungsbolzen 36 wird
dann nicht mehr von der Kugel 34 blockiert, so dass die
Verriegelungshülse 22 aufgrund
der Vorspannung der Feder 24 in die in 2 gezeigte Verriegelungsstellung fährt.
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Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend
beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele
beschränkt.
Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die
eben falls von dem erfindungsgemäßen Gedanken
Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen.
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- 10
- Werkzeugaufnahme
- 12
- Werkzeugschaft
- 14
- Aufnahmekörper
- 16
- Einführöffnung
- 18
- Verriegelungskörper
- 20
- Nut
- 22
- Verriegelungshülse
- 24
- Feder
- 28
- Bedienhülse
- 30
- Feder
- 32
- Staubmanschette
- 34
- Kugel
- 36
- Arretierungsbolzen
- 38
- Ringfeder
- I
- Abschnitt
der Verriegelungshülse
- II
- Abschnitt
der Verriegelungshülse
- III
- Abschnitt
der Verriegelungshülse
- IV
- Übergang
der Verriegelungshülse
- V
- Übergang
der Verriegelungshülse
- A
- Abschnitt
des Verriegelungskörpers
- B
- Abschnitt
des Verriegelungskörpers
- C
- Übergang
des Verriegelungskörpers
- L
- Länge des
Verriegelungskörpers