DE2551125C2 - Einrichtung an Handwerkzeugmaschinen zur Drehmomentübertragung - Google Patents
Einrichtung an Handwerkzeugmaschinen zur DrehmomentübertragungInfo
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Description
- Die Erfindung betrifft eine Einrichtung an Handwerkzeugmaschinen zur Drehmomentübertragung auf schlagbohrende Werkzeuge mit wenigstens einer am Ende des Werkzeugschaftes offen ausmündenden Drehmitnahmenut und in diese eingreifenden, leistenförmigen Drehmitnehmern der Werkzeugaufnahme mit jeweils zugeordneten, vorzugsweise ebenen Flanken, und mit mindestens einem in der Werkzeugaufnahme angeordneten, mit einer oder mehreren Ausnehmungen im Werkzeugschaft zusammenwirkenden Veriegelungskörper.
- Eine solche Einrichtung ist durch die CH-PS 4 29 630 bereits bekannt. Dort ist ein Bohrerschaft mit Bohreraufnahme gezeigt, dieDrehmitnahmenuten bzw. Mitnahmeleisten haben, deren Flanken jeweils parallel zueinander verlaufen. Dies führt zu ungünstigen Verhältnissen bei der Übertragung der beim Betrieb erforderlichen Drehmomente und zu einem raschen Verschleiß. Als Verriegelungskörper findet bei der bekannten Einrichtung ein Verriegelungsbolzen Verwendung, der senkrecht zur Achsrichtung des Hammers eingeschoben werden muß, wobei er in einer Ausnehmung einer Haltekappe ruht. Ein Auswechseln des Bohrers ist deshalb umständlich und kompliziert.
- Im Werkzeugschaft eines durch die DE-OS 17 52 155 bekannten Bohrers sind diametral gegenüberliegend zwei in axialer Richtung gesehen beidseitig geschlossene Nuten mit halbkreisförmigem Querschnitt angeordnet. Die Enden der Nuten sind hohlkugelförmig ausgestaltet. In die Nuten greifen kugelförmig ausgestaltete Verriegelungskörper ein, die in einer Werkzeugaufnahme radial bewegbar geführt sind. Auf diese Weise übertragen die Verriegelungskörper eine von der Werkzeugaufnahme ausgeführte Drehbewegung auf den Werkzeugschaft. Die hohlkugelförmigen Enden der Nuten dienen als Axialanschläge, die die axiale Beweglichkeit des Bohrerschafts in der Werkzeugaufnahme begrenzen. Nachteilig ist bei dieser bekannten Einrichtung, daß die kugelförmigen Verriegelungselemente sowohl zur Drehmomentübertragung eingesetzt werden als auch zur axialen Verriegelung des Bohrerschafts in der Werkzeugaufnahme dienen. Die hierbei auftretenden starken Belastungen führen im harten Baustellenbetrieb zum verhältnismäßig raschen Verschleiß der Verriegelungselemente wie auch der im Werkzeugschaft angeordneten Nuten. Man hat zur Überwindung dieser Nachteile bereits versucht, anstelle der kugelförmigen Verriegelungselemente solche mit zylindrischer Form einzusetzen. Es hat sich aber gezeigt, daß auch diesen bekannten Verriegelungselementen die gleichen - wenn auch hier etwas weniger stark in Erscheinung tretenden - Nachteile anhaften.
- Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine kompakt bauende Einrichtung an Handwerkzeugmaschinen zur Drehmomentübertragung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die bei verbesserter Drehmomentübertragung eine hohe Standzeit erreicht.
- Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Flanken der Drehmitnahmenuten im Werkzeugschaft und die ihnen zugeordneten Flächen der leistenförmigen Drehmitnehmer der Werkzeugaufnahme zumindest nahezu radial verlaufen und daß die Verriegelungskörper in der Werkzeugaufnahme im wesentlichen radial bewegbar angeordnet sind und mit ihnen zugeordneten, in Achsrichtung beidseitig geschlossenen Ausnehmungen im Werkzeugschaft zusammenwirken.
- Das hat den Vorteil, daß die beiden Funktionen: Axialverriegelung und Drehmitnahme voneinander getrennt werden. Der jeder der beiden genannten Funktionen zugeordnete Teil der Einrichtung zur Drehmomentübertragung kann also optimal ausgebildet werden. Der leistenförmige Drehmitnehmer ist feststehend in der Werkzeugaufnahme angeordnet. Die zur Drehmomentübertragung dienenden Flächen können zumindest nahezu radial verlaufend angeordnet werden, wobei die von der Werkzeugaufnahme auf den Werkzeugschaft zu übertragenden Drehmomente als zumindest nahezu senkrecht auf den Übertragungsflächen stehende Kräfte sich auswirken. Dies bedingt einen sehr stark herabgesetzten Verschleiß. Die beidseitig geschlossenen Ausnehmungen im Werkzeugschaft müssen nur noch die Funktion der Axialverriegelung übernehmen. Ein besonders kurz bauender Werkzeugschaft ergibt sich dadurch, daß die Drehmitnahmenut sich über den gleichen axialen Bereich des Werkzeugschaftes erstreckt, in dem auch die, insbesondere als achsparallel verlaufende Nut ausgebildete, Ausnehmung angeordnet ist. Als sehr geeignet hat sich erwiesen, daß die radiale Tiefe der Drehmitnahmenut 0,15 d bis 0,25 d, vorzugsweise 0,2 d beträgt, wobei d der Durchmesser des Werkzeugschaftes ist.
- Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den Unteransprüchen.
- Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Diese zeigt in
- Fig. 1 einen an einem Bohrhammer angeordneten Werkzeughalter mit eingeführtem Werkzeug im Längsschnitt, in vergrößerter Darstellung,
- Fig. 2 einen Querschnitt längs II-II der Fig. 1,
- Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Werkzeugschaftes,
- Fig. 4 einen Querschnitt längs IV-IV der Fig. 3,
- Fig. 5 als stark vergrößerte Einzelheit einen Schnitt durch eine Drehmitnahmenut,
- Fig. 6 einen Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Drehmitnahmenut gegemäß Fig. 5,
- Fig. 7 einen Querschnitt durch ein fünftes Ausführungsbeispiel eines Werkzeugschaftes.
- Aus dem nur teilweise dargestellten werkstückseitigen Ende des Gehäuses eines Bohrhammers 1 erstreckt sich eine Werkzeugspindel 2. Die Werkzeugspindel 2 überträgt einerseits ein Drehmoment und andererseits Axialschläge auf eine fest mit ihr verbundene Werkzeugaufnahme 3. In die konzentrische Aufnahmebohrung 4 des Werkzeughalters 3 ist der Werkzeugschaft 5 eines Bohrers 6 eingeschoben. Am Werkzeugschaft 5 sind auf einer ersten Diagonalen gegenüberliegend zwei beidseitig in Achsrichtung geschlossene Ausnehmungen 7 angeordnet, in die zugeordnete, als Kugeln ausgebildete Verriegelungskörper 8 des Werkzeughalters 3 eingreifen. Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, haben die rillen- oder nutförmigen Ausnehmungen 7 eine kreiszylindrische Querschnittsform. Die Verriegelungskörper 8 lassen sich durch Axialverschieben einer Hülse 12 aus den Ausnehmungen 7 des Werkzeugschaftes 5 herausbewegen, so daß der Bohrer 6 aus dem Werkzeughalter 3 herausgezogen werden kann. Am Werkzeugschaft 5 sind zusätzlich zu den Ausnehmungen 7 auf einer zweiten Diagonalen gegenüberliegende, am Ende des Werkzeugschaftes 5 offen ausmündende Drehmitnahmenuten 9 angeordnet. Die Drehmitnahmenuten 9 liegen - wie Fig. 2 erkennen läßt - zu den Ausnehmungen 7 um 90° winkelversetzt. Die Drehmitnahmenuten 9 haben zwei zumindest nahezu radial verlaufende, ebene Flanken 10, die mit zugeordneten Flächen leistenförmiger Drehmitnehmer 11, die an der zylindrischen Innenwandung der Aufnahmebohrung 4 der Werkzeugaufnahme 3 angeordnet sind, zusammenarbeiten. Die radiale Tiefe t der Drehmitnahmenut 9 kann 0,15 bis 0,25 vom Durchmesser d des Werkzeugschaftes 5 betragen. Optimale Ergebnisse werden für d = 10 mm bei t = 0,2 d, also bei t = 2 mm erzielt.
- Das hintere Ende des Werkzeugschaftes 5 liegt an einem die Axialschläge übertragenden Döpperfortsatz der Werkzeugspindel 2 des Bohrhammers an. Der vordere, vor dem Werkzeugschaft 5 liegende Teil des Bohrers 6 ist in herkömmlicher Weise ausgebildet, weshalb in der Zeichnung auf eine Darstellung verzichtet worden ist. An einem Hartmetallschneiden aufweisenden Bohrkopf schließt sich ein eine Förderwendel zum Abtransport des vom Bohrkopf losgeschlagenen Bohrkleins enthaltender Teil des Bohrers 6 an.
- Bei Rotation der Werkzeugspindel 2 wird das Drehmoment über die in die Drehmitnahmenuten 9 eingreifenden Drehmitnehmer 11 auf den Werkzeugschaft 5 des Bohrers 6 übertragen. Durch die zumindest nahezu radial verlaufenden ebenen Flanken 10 und die zugeordneten Flächen des leistenförmigen Drehmitnehmers 11 ergeben sich sehr günstige Verhältnisse, da die zu übertragenden Kräfte nahezu normal auf den zusammenarbeitenden Flächen stehen. Die Kraftübertragung geschieht immer - selbst im Zustand fortgeschrittenen Verschleißes - an Flächen und nicht wie bei den erwähnten bekannten Bohrern letztlich an Kanten der Ausnehmungen. Die im Werkzeugschaft 5 angeordneten Ausnehmungen 7 dienen lediglich der axialen Verriegelung des Bohrerschaftes in der Werkzeugaufnahme 3. Hierdurch wird die Beanspruchung der als Kugel ausgebildeten Verriegelungskörper 8 und damit auch ihr Verschleiß sehr stark gegenüber dem der bekannten Einrichtung zur Drehmomentübertragung herabgesetzt.
- In den Fig. 3 und 4 der Zeichnung ist ein zweites Ausführungsbeispiel des Werkzeugschaftes 15 dargestellt. Dieser Werkzeugschaft ist besonders für kleinere Durchmesser d < 10 mm geeignet. Am Werkzeugschaft ist wiederum eine Ausnehmung 7 angeordnet, die der Ausnehmung des ersten Ausführungsbeispieles (Fig. 1, 2) vollkommen entspricht. Auf einer Diagonalen gegenüberliegend ist eine Drehmitnahmenut 19 angeordnet, deren vorderes Ende ebenso wie beim ersten Ausführungsbeispiel geschlossen und deren hinteres Ende offen ausgebildet ist. Wie der Querschnitt in Fig. 4 erkennen läßt, ist auch die Drehmitnahmenut 19 ebenso wie die Drehmitnahmenut des ersten Ausführungsbeispiels als Keilnut mit zumindest nahezu radial verlaufenden ebenen Flanken 20 ausgebildet. Am Übergang der Flanken 20 der Keilnuten zur zylindrischen Mantelfläche des Werkzeugschaftes 15 sind bei diesem Ausführungsbeispiel allerdings Fasen 21 angebracht. Die Fasen 21 können hohlzylindrisch ausgebildet sein mit dem gleichen Krümmungsradius wie der der Ausnehmungen 7 oder aber von ebenen Flächen (Fig. 5) gebildet werden. Die Tiefe t der Drehmitnahmenut 19 ist wie beim ersten Ausführungsbeispiel zu 0,2 d bestimmt. Als Verriegelungskörper kann bei diesem Ausführungsbeispiel wiederum eine Kugel wie im ersten Ausführungsbeispiel oder eine zylindrische Rolle mit kugeligen Enden verwendet werden. Die leistenförmigen Drehmitnehmer in der Werkzeugaufnahme, welche in die Drehmitnahmenut 19 eingreifen, müssen einen dem Querschnitt der Nut angepaßten Querschnitt aufweisen. Der Vorteil der Anordnung der Fasen 21 liegt in einer größeren Unempfindichkeit gegen äußere Beschädigungen des Werkzeugschaftes wie auch in einer verminderten Bereitschaft zur Gratbildung am Übergang der Flanken 20 in die zylindrische Außenfläche des Werkzeugschaftes 15.
- In Fig. 5 ist noch einmal eine Drehmitnahmenut gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 und 4 dargestellt. Der Unterschied zum zweiten Ausführungsbeispiel liegt darin, daß die Fasen 21 hier als ebene Flächenstücke ausgebildet sind, während sie beim zweiten Ausführungsbeispiel hohlzylindrisch ausgebildet sind. Die ebenen Fasen 21 lassen sich fertigungstechnisch einfacher verwirklichen.
- In Fig. 6 ist eine weitere Drehmitnahmenut 39 dargestellt, die für die Übertragung größter Drehmomente geeignet ist. Während die Drehmitnahmenut 19 gemäß Fig. 3, 4 und 5 in Form von einer einzigen Keilnut ausgebildet ist, wird die Drehmitnahmenut 39 von zwei unmittelbar nebeneinanderliegenden Keilnuten gebildet. Am Übergang der Flanken 40 in die zylindrische Mantelfläche des Werkzeugschaftes 45 sind auch hier wieder ebene Fasen 41 angeordnet. Der zwischen den beiden die Drehmitnahmenut 39 bildenden Keilnuten gebildete zahnförmige Fortsatz 42 ist gegenüber den beiden äußeren Flanken 40 verkürzt, damit die Gesamtbreite der Drehmitnahmenut 39 nicht zu groß wird. Die Drehmitnahmenut 39 kann bei jedem der vorher beschriebenen Ausführungsbeispiele des Werkzeugschaftes verwendet werden.
- In Fig. 7 ist der Querschnitt eines letzten Ausführungsbeispiels eines Werkzeugschaftes 55 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind auf einer ersten Diagonalen einander gegenüberliegend zwei in axialer Richtung geschlossene Ausnehmungen angeordnet, die vollkommen den Ausnehmungen 7 des ersten Ausführungsbeispieles gemäß Fig. 1 und 2 entsprechen. Auf einer zur ersten Diagonalen winkelversetzten zweiten Diagonalen sind wiederum zwei Drehmitnahmenuten 19 angeordnet, die vollkommen den Drehmitnahmenuten 19 des zweiten Ausführungsbeispieles gemäß Fig. 3, 4 und 5 entsprechen können. Die zweite Diagonale, auf der die Drehmitnahmenuten angeordnet sind, ist in Drehrichtung 56 um einen Winkel β, der hier 60° beträgt, winkelversetzt. Der Winkel β kann je nach dem Durchmesser d des Werkzeugschaftes 55 einen anderen Betrag haben, der in dem Winkelbereich von 45°-90° liegt. Der Vorteil des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 7 gegenüber der symmetrischen Ausbildung aller vorangehenden Ausführungsbeispiele liegt darin, daß ein erhöhtes Verschleißvolumen an der das Drehmoment übertragenden Flanke 57 zur Verfügung steht. Mit anderen Worten, bei diesem Ausführungsbeispiel steht hinter der Flanke 57 ein gegenüber den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen vergrößertes Werkstoffvolumen zum Verschleiß zur Verfügung. Dieses Ausführungsbeispiel hat also eine gegenüber den anderen Ausführungsbeispielen erhöhte Standzeit aufzuweisen.
Claims (9)
1. Einrichtung an Handwerkzeugmaschinen zur Drehmomentübertragung auf schlagbohrende Werkzeuge mit wenigstens einer am Ende des Werkzeugschaftes offen ausmündenden Drehmitnahmenut und in diese eingreifenden, leistenförmigen Drehmitnehmern der Werkzeugaufnahme mit jeweils zugeordneten, vorzugsweise ebenen Flanken, und mit mindestens einem in der Werkzeugaufnahme angeordneten, mit einer oder mehreren Ausnehmungen im Werkzeugschaft zusammenwirkenden Verriegelungskörper, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanken (10, 20, 40, 57) der Drehmitnahmenuten (9, 19, 39) im Werkzeugschaft (5, 15, 45, 55) und die ihnen zugeordneten Flächen der leistenförmigen Drehmitnehmer (11) der Werkzeugaufnahme (3) zumindest nahezu radial verlaufen und daß die Verriegelungskörper (8) in der Werkzeugaufnahme (3) im wesentlichen radial bewegbar angeordnet sind und mit ihnen zugeordneten, in Achsrichtung beidseitig geschlossenen Ausnehmungen (7) im Werkzeugschaft (5, 15, 45, 55) zusammenwirken.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmitnahmenut (9, 19, 39) sich über den gleichen axialen Bereich des Werkzeugschaftes (5, 15, 45, 55) erstreckt, in dem auch die Ausnehmung (7) für die Verriegelungskörper (8) angeordnet ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Tiefe t der Drehmitnahmenut (9, 19, 39) 0,15 d bis 0,25 d, vorzugsweise 0,2 d beträgt, wobei d der Durchmesser des Werkzeugschaftes (5, 15, 45, 55) ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß einer Ausnehmung (7) in einer Diagonalen gegenüberliegend eine Drehmitnahmenut (9, 19, 39) angeordnet ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei einander in einer ersten Diagonalen gegenüberliegende Ausnehmungen (7) und in einer zur ersten Diagonalen winkelversetzten zweiten Diagonalen zwei Drehmitnahmenuten (9, 19, 39) angeordnet sind.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Diagonale in Drehrichtung des Werkzeugschaftes (55) gesehen um einen Winkel (β) winkelversetzt angeordnet ist, der in einem Winkelbereich von 45° bis 90°, vorzugsweise bei 60° liegt.
7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (7) im Werkzeugschaft eine hohlzylindrische Wandung aufweist.
8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmitnahmenut (39) von zwei unmittelbar nebeneinanderliegenden Keilnuten gebildet ist.
9. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß am Übergang der Flanken (20, 40) der Drehmitnahmenuten (19, 39) zur Mantelfläche des Werkzeugschaftes Fasen (21, 41) angebracht sind.
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