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Werkzeuganordnung
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I Die Erfindung bezieht sich auf eine Werkzeuganordnung, die aus
einem Aufnahmeteil und einem lösbar in diesem angeordneten Werkzeug besteht. Derartige
Anordnungen werden insbesondere für Bohrmaschinen, Schlagbohrmaschinen, mit Drehung
und Schlag zu betätigende Meißel und dergl.
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verwendet. Für die verschiedenen Verwendungazwacke weist der Stand
der Technik eine sehr große Zahl verschiedener Formen und KOnstruktionen auf, die
einerseits eine sichere
Halterung des Werkzeugschaftes im Aufnahmeteil,
andererseits aber auch gewährleisten sollen, daß der Schaft in den Aufnahmeteil
leicht eingesetzt und aus diesem wieder gelöst werden kann, wobei schließlich insbesondere
bei Bohrern die Kraft vom Aufnahmeteil auf das Werkzeug einwandfrei und ohne große
Verluste übertragen werden soll.
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In der US-PS 1 457 511 ist der Aufnahmeteil als kugelkäfig ausgebildet,
derart, daß zwei diametral gegenUberliegende Kugeln durch einen äußeren Ring zur
Verriegelung eines in den Aufnahmeteil eingesetzten Schaftes radial nach innen gedrückt
werden und dann in entsprechende Ausnehmungen des Schaftes eingreifen. Zur Lösung
wird der Ring axial verschoben, so daß die Kugeln aufgrund einer am eingesetzten
Schaft angreifenden Zugbewegung radial nach außen bewegt werden.
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In der US-PS 1 181 383 sind kugelförmige Klemmkörper beschrieben,
die diametral einander gegenüberliegend im Aufnahmeteil in zwei Bohrungen angeordnet
sind, die in einer durch die Achse des Aufnahmeteils liegenden Ebene derart schräg
zur Achse ausgebildet sind, daß die Bohrungsachsen die Achse des Aufnahmeteils in
einem Punkt schneiden.
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Die Kugeln sind durch Federn auf ihre Klemmstellung vorgespannt. Die
Anordnung ist hauptsächlich für Preßluftwerkzeuge gedacht.
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Das deutsche Gebrauchsmuster 73 33 782, veröffentlicht am 12. Juni
1975, beschreibt ein Schnellepannfutter für rundlaufende
Werkzeuge.
Der als Futter bezeichnete Aufnahmeteil weist an einem Spannring eine Kurvenfläche
auf, die dazu dient, ein im wesentlichen radial angeordnetes Sperrglied, das durch
eine Feder auf seine Lösungstellung vorgespannt ist, in Eingriff mit einem im Aufnahmeteil
angeordneten Werkzeugschaft zu pressen. Zwischen dem Spannring und dem eigentlichen
Aufnahmeteil sind Federn angeordnet, die den Spannring auf die Einspannstellung
vorspannen.
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Das Gebrauchsmuster 74 28 333, veröffentlicht am 19.12.1974, beschreibt
einen Aufnahmeteil mit fest darin angeordneten Verriegelungskörpern, die mit Bezug
auf die Achse des Aufnahmeteils drehungsymmetrisch zueinander liegen, mit Bezug
auf die Drehung jedoch unsymmetrisch ausgebildet sind.
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Diese Verriegelungskörper wirken mit einem Schaft zusammen, der mit
entsprechenden Ausnehmungen in axialer Richtung zum Einführen des Schaftes in den
Aufnahmeteil, mit Angriffsflächen zur Übertragung der Drehkraft auf den Schaft und
mit Übergangsflächenausgebildet ist, die einen Übergang zwischen den zur Einführung
vorgesehenen Ausnehmungen und den Angriffsflächen bilden, Der Aufnahmeteil nach
diesem Gebrauchsmuster ist verhältnismäßig einfach susgefühst, erfordert jedoch
von der üblichen Ausführung abweichende Schaftformen des Werkzeugs.
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Diese Abweichungen können dazu führen, daß aufgrund der Eeanspruchung
und der Abnutzung die Zentrierung des Werkzeugs
im Aufnahmeteil
und damit auch die Kraftübertragung sich verschlechtert.
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In den letzten Jahren haben durch Elektromotoren angetriebene Handwerkzeugmaschinen
weiteste Verbreitung gefunden. Soweit diese maschinen für den Drehantrieb von Werkzeugen
vorgesehen sind, sind sie meistens mit verhältnismäßig komplizierten Einspannfuttern
oder Werkzeugaufnahmen ausgestattet. Dies ist besonders bei solchen maschinen ein
Nachteil, die überwiegend von Hobbyhandwerkern benutzt werden. Aber auch bei der
berufsmäßigen Verwendung von derartigen maschinen besteht immer noch ein starker
Bedarf für leicht und einfach ~herzustellende Verbindungen zwischen Wsrkzeugschaft
und Werkzeugaufnahme, die ihrerseits mit dem Drehantrieb entweder unmittelbar oder
dadurch verbunden ist, daß sie als Zwischenstück in einem üblichen Einspannfutter
angeordnet ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird nach der Erfindung eine Werkzeuganordnung
gemäß Anspruch 1 geschaffen.
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Nach der Erfindung werden die Verriegelungskörper, vorzugsweise zwei,
in Bohrungen angeordnet, deren Achsen in einer radial Ebene der Aufnahmebohrung
windschief zu deren Achse liegen, aber zueinander drehungsymmetrisch sind.
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Ein Werkzeugschaft kann mit leichtem Druck, wobei der Schaft gleichzeitig
von Hand in Arbeitsrichtung gedreht wird, in den Aufnahmeteil eingesetzt und in
diesem verriegelt werden. ~Bei Antrieb des Aufnahmeteils wird die
Kraft
auf den Schaft dadurch übertragen, daß jeder Verriegelungskörper von dem Boden seiner.Bohrung
mitgenommen und gegen die entsprechende Fläche einer Schaftausnehmung gedrückt wird.
Diese Anordnung sorgt dafür, daß unter üblichen Arbeitsbedingungen der Schaft sich
nicht unbeabsichtigt aus dem Aufnahmeteil löst, während im übrigen eine leichte
Dreh- und Schub- bzw.
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Zugbewegung genügt, um den Schaft mit dem Aufnahmeteil zu verbinden
bzw. daraus zu lösen. Beim Einsetzen, Lösen und bei der Arbeitsdrehung ist der Drehsinn
des Werkzeugs immer der gleichg.
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Verglichen mit üblichen Spannfuttern und Werkzeugaufnahmen sind für
die Erfindung nur wenige Teile und Bearbeitungevorgänge erforderlich. Vorzugsweise
werden bei einem Aufnahmeteil mit einem im wesentlichen zylindrischen Körper mit
konzentrischer Aufnahmebohrung die Bohrungen für die Verriegelungskörper von außen
in den zylindrischen Körper hineingeführt und durch einen auf den Körper aufgezogenen
mantel bverschlossen, an dem die in den Bohrungen liegenden Federn abgestützt sind.
Als Verriegelunge körper werden vorzugsweise Kugeln verwendet, die am einfachsten
und billigsten zu beschaffen sind. Stattdessen können auch tonnenförmige Körper
mit abgerundeten Kanten oder ähnliche, drehungsymmetrische Körper benutzt werden.
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Die Federn, die die Verriegelungskörper gegen die Böden der ~ntsprechenden"Bohrungen
halten, können verhältnismäßig
leicht ausgeführt werden. Es genügt
auch, wenn der Mantel, der die Federbohrungen von außen verschließt und an dem die
Federn abgestützt sind, aus Kunststoff ist, z.B. aus einer entsprechenden Neopren#-
oder Polyamid-Qualität. Die Federn haben im wesentlichen allein die Aufgabe, die
Verriegelungskörper, vorzugsweise die dafür verwendeten Kugeln, in der Betriebsstellung
zu halten, in der die Kugeln an den entsprechenden Böden der Bohrungen anliegen.
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Bei der Kraftübertragung auf den Schaft werden die Federn praktisch
nicht zusätzlich beansprucht.
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Die Ausnehmungen an dem Werkzeugschaft sind im wesentlichen ebene
Flächen, die sich parallel zu einer die Schaftachse enthaltenden Fläche erstrecken
und am oberen und unteren Ende durch die über diese ebene Fläche#vorspringende Rundung
des Schaftes begrenzt sind. Das Einsetzen des Schaftes vereinfacht sich dadurch,
daß der obere Rand des zylindrischen Schaftes angefast ist.
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Weitere Vorzüge und arkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen
sowie aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, in denen die Erfindung
beispielsweise erläutert und dargestellt ist. Es zeigen: Fig. 1 vereinfacht einen
axialen Längsschnitt durch den Aufnahmeteil der erfindungsgemäßen Anordnung, Fig.
2 einen Quersachnitt durch den Aufnahmeteil nach
Fig. 1, in Höhe
der Verriegelungselemente, Fig. 3a einen Werkzeugschaft in zwei verschiedenen, um
und 3b 900 gedrehten Stellungen in Seitenansicht, Fig. 4 einen der Fig. 2 entsprechenden
Schnitt der kompletten Anordnung mit eingesetztem Schaft und Fig. 5 eine der Fig.
1 entsprechende Darstellung der kompletten Anordnung mit eingesetztem Schaft.
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Eine erfindungsgemäße Werkzeuganordnung besteht im wesentlichen aus
einem Aufnahmeteil 10, Fig. 1 und einem darin lösbar eingesetzten Werkzeug mit im
wesentlichen zylindrischen Schaft 30, Fig. 3a und b. Der Aufnahmeteil besteht aus
einem im wesentlichen zylindrischen Körper 13, der eine konzentrische, an einem
Ende offene Aufnahme bohrung 12 und einem Schaft 14 aufweist, der dazu dient, den
Aufnahmeteil 10 mit einem Drehantrieb zu verbinden, Im Aufnahmeteil 10 sind mit
Abstand von der Öffnung der Bohrung 12 Verriegelungselemente 16 so angeordnet, daß
sie in der Arbeitsstellung teilweise in die Bohrung 12 vorspringen. Die Verriegelungskugeln
16 sitzen in Bohrungen-18, deren Achse jeweils mit Abstand von der Achse der Aufnahmebohrung
12 verläuft, und zwar derart, daß in dem dargestellten Beispiel die zwei Bohrungen
18 drehungsymmetrisch zueinander liegen, während die Verriegelungekugeln 16
einander
diarmetral gegenüberliegen. Jede Kugel 16 wird durch eine Feder 20 gegen den Boden
24 der Bohrung 18 gehalten. Die Feder 20 ist zu diesem Zweck an ihrem anderen Ende
an einem Mantel 22 abgestützt, der außen auf den zylindrischen Körper 13 des Aufnahmeteiles
aufgezogen ist. Vorzugsweise wird der Mantel 22 aus einem Kunststoff hergestellt,
z.B. aus einem Neopren. Der Boden 24 der Oohrung 18 grenzt unmittelbar an die Wandung
26 der Aufnahmebohrung 12 an.
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Der Schaft des zur Werkzeuganordnung gehörenden Werkzeugs, siehe Fig.
3a und b, ist ein zylindrischer Körper 30, der mit im wesentlichen ebenen Ausnehmungen
32 versehen ist, die an ihren axialen Enden 34 und 36 von dem darüber hinaus vorspringenden
Teil des Zylinders begrenzt sind, Der Schaft 30 ist vorzugsweise an seinem oberen
Ende mit einer Ease 38 versehen.
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Fig. 4 und 5 zeigen die komplette Werkzeuganordnung, bestehend aus
Aufnahmeteil 10 und darin lösbar angeordneten Schaft 30. Der Pfeil in Fig. 4 am
rechten Rand zeigt die Drehrichtung, die durch einen nicht dargestellten motor auf
den Aufnahmeteil 10 und von diesem auf den Schaft 30 übertragen wird. In gleicher
Richtung muß der Schaft 30 gedreht werden, wenn er bei festgehaltenem Aufnahmeteil
10 in diesen eingesetzt oder aus ihm heraus gelöst werden soll. Dabei wird zusätzlich
ein Druck bzw. ein Zug auf den Schaft in Richtung des Einset#ens bzw. Lösens ausgeübt.
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Fig. 4 zeigt eine Ruhestellung bei eingesetztem Schaft.
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Bei einem Drehantrieb des Aufnahmeteils 10 werden die Kugeln 16, die
von den Federn 20 gegen die Böden 24 der Bohrungen 18 gehalten werden, von den Böden
24 in Drehrichtung mitgenommen. Dabei drücken sie mit dem in die Bohrung vorspringenden
Teil auf die Flächen 32. Aufgrund eines geringen Spieles und des am Schaft 30 angreifenden
Arbeitswiderstandes kann sich eine entsprechend geringe Schrägstellung zwischen
den Flächen 32 und den Achsen der entsprechenden Bohrungen 18 ergebene Aber auch
ohne eine solche Schrägstellung besteht eine sichere kraFtschlüssige Verbindung
zwischen dem Aufnahmeteil 10 und dem Schaft 30.
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Beim Einsetzen oder Lösen des Schaftes 30 werden die Verriegelungskügeln
16 in die in Fig. 4 gestrichelt eingetragene Stellung verschoben, und zwar durch
eine einfache Drehbewegung ebenfalls in Richtung des in Fig. 4 eingezeichneten Pfeiles.
Beim Einsetzen hilft die Fase 38, die Kugeln zu verschieben, die durch die Federn
20 sofort in die Verriegelungsstellung gedrückt werden, wenn die Ausnehmungen 32
in den Bereich gedreht worden sind, in dem die Bohrungen 18 in die Aufnahmebohrung
12 münden. Zum Lösen wird der Schaft ebenfalls bei festgehaltenem Auf nahmeteil
gedreht, so daß sich die Kugeln in den Bohrungen 18 nach außen schieben und die
in Fig, 4 gestrickelt eingetragene Stellung erreicht wird, bei der die Ausnehmungen
32 in die Lage 32' übergegangen sind,
Fig. 5 macht deutlich, daß
die erfindungsgemäße Werkzeuganordnung auch für Schlagbohrwerkzeuge benutzt werden
kann.
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-ANSPRÜCHE-