DE4210911A1 - Schnellspanneinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugaufnahme für ein Bohr- und Meißelgerät mit einem Aufnahmekörper, der eine erste axiale Aufnahmeöffnung zur Aufnahme einer Antriebswelle des Bohr- und Meißelgerätes und eine zweite axiale Aufnahme­ öffnung zur Aufnahme eines Werkzeugschaftes aufweist sowie zwei auf dem Aufnahmekörper versetzbare, koaxial zueinander angeordnete Verriegelungsringe trägt, die durch eine, zwi­ schen den Verriegelungsringen angeordnete, in axialer Rich­ tung des Aufnahmekörpers wirkende Druckfeder druckbeauf­ schlagt sind, wobei die axiale Verriegelung von Antriebs­ welle und Werkzeugschaft mit Hilfe beider Verriegelungsringe erfolgt.

Aus der CH-PS 563 826 ist eine Werkzeugaufnahme bekannt, bei welcher ein Aufnahmekörper mit zwei gleichartig ausgebil­ deten Aufnahmeöffnungen zur formschlüssigen Aufnahme eines Antriebszapfens und eines Werkzeugschaftes versehen ist. Zwei, den Aufnahmekörper umgebende und um den Aufnahmekörper bewegbare Verriegelungsringe weisen in den Aufnahmequer­ schnitt der Aufnahmeöffnungen ragende Kupplungselemente auf, die den Antriebszapfen und den Werkzeugschaft kraftschlüssig in axialer Richtung mit der Werkzeugaufnahme verbinden. Der Übertragung des Drehmoments zwischen dem Antriebszapfen, dem Aufnahmekörper und dem Werkzeugschaft dienen die Aufnahme­ öffnungen, deren Aufnahmequerschnitte ein von der Kreisform abweichendes Profil aufweisen.

Der Nachteil bei dieser bekannten Werkzeugaufnahme liegt darin, daß die Verriegelungsringe in Umfangsrichtung ver­ dreht werden müssen, um eine Verriegelung bzw. ein Lösen des Werkzeugschaftes zu erreichen. Dies wirkt sich auf die Hand­ habung äußerst negativ aus, da sich beim Verdrehen eines Verriegelungsringes jeweils die gesamte Werkzeugaufnahme und die mit der Werkzeugaufnahme verbundenen Teile ebenfalls verdrehen. Aus diesem Grund muß jeweils der gegen­ überliegende Verriegelungsring drehfest gehalten werden. Da der äußere Umfang der Verriegelungsringe als Sechskant ausgebildet ist, benötigt man zum Verdrehen der Verriege­ lungshülse entsprechende Werkzeuge. Die in die Aufnahme­ öffnung ragenden Kupplungselemente sind in fertigungstech­ nischer Hinsicht aufwendig herstellbar. Herkömmliche Werk­ zeuge, deren Werkzeugschaft keine entsprechende, im wesent­ lichen umlaufend ausgebildete Verriegelungsnut aufweist, sind in dieser bekannten Werkzeugaufnahme nicht einsetzbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugauf­ nahme der eingangs genannten Art zu schaffen, die bedie­ nungsfreundlich und einfach im Aufbau ist und in die der Werkzeugschaft herkömmlicher Werkzeuge eingesetzt und ver­ riegelt werden kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Verriegelungsringe relativ zueinander verschiebbar sind und der Aufnahmekörper im Bereich jeder Aufnahmeöffnung wenig­ stens eine im wesentlichen radial verlaufende Durchtritts­ öffnung zur Aufnahme wenigstens eines im wesentlichen radial versetzbaren Verriegelungselementes aufweist, wobei das Ver­ riegelungselement durch axiales Verschieben des zugehörigen Verriegelungsringes versetzbar ist.

Beide Verriegelungsringe können voneinander unabhängig axial soweit verschoben werden, daß eine vollständige Freigabe bzw. Verriegelung der Verriegelungselemente stattfinden kann. Zwischen beiden Verriegelungsringen ist eine Druckfe­ der angeordnet, welche die Verriegelungsringe in ihren Ver­ riegelungspositionen hält.

Die Übertragung des Drehmomentes von der Antriebswelle auf den Werkzeugschaft erfolgt über wenigstens zwei Verriege­ lungselemente, wobei das eine Verriegelungselement in eine entsprechende Ausnehmung im Werkzeugschaft und das andere Verriegelungselement in eine entsprechende Ausnehmung in der Antriebswelle eingreift.

Zweckmäßigerweise sind die Verriegelungsringe teleskopartig ineinander verschiebbar. Eine derartige Ausgestaltung er­ möglicht eine kurze Baulänge. Solche Werkzeugaufnahmen kön­ nen im speziellen bei axial geringen Platzverhältnissen eingesetzt werden. Bezogen auf die konstruktive Ausgestal­ tung bedeutet dies, daß beide Verriegelungsringe im ver­ riegelten Zustand im wesentlichen nahe beieinander oder teilweise ineinander verschoben angeordnet sind. Um die in­ einander verschobene Anordnung der Verriegelungsringe zu ermöglichen, besitzen beide Verriegelungsringe wenigstens teilweise unterschiedliche Durchmesser.

Um die Verriegelungselemente im Bereich einer Aufnahmeöff­ nung freigeben zu können, wird der entsprechende Verriege­ lungsring gegenüber dem Aufnahmekörper axial verschoben. Somit erfolgt ein axiales Verschieben beider Verriegelungs­ ringe gegeneinander wobei die zwischen den Verriegelungs­ ringen angeordnete Druckfeder zusammengedrückt wird. Der Betrag der axialen Verschiebung jedes Verrieglungsringes gegenüber dem Aufnahmekörper muß mindestens dem Weg entsprechen, der notwendig ist, um ein Verriegelungselement zu verriegeln bzw. freizugeben. Sind beide Verriegelungs­ ringe so nahe aneinander angeordnet, so kann-jeweils nur das Freigeben der einem Verriegelungsring zugeordneten Verriege­ lungselemente stattfinden.

Vorteilhafterweise weist die Durchtrittsöffnung wenigstens einer Aufnahmeöffnung tangentiale, sich von der Außenkontur des Aufnahmekörpers in Richtung Aufnahmeöffnung erstreckende Radialschlitze auf, in denen die Außenkontur des Aufnahme­ körpers überragende Verriegelungselemente angeordnet sind. Die Erstreckung der Radialschlitze, welche radial oder im wesentlichen radial verlaufen kann, ist derart groß, daß die in den Radialschlitzen geführten Verriegelungselemente in der Verriegelungsposition in den freien Aufnahmequer­ schnitt der Aufnahmeöffnung ragen.

An die Radialschlitze können sich auch radial verlaufende Durchgangsbohrungen anschließen, die der Aufnahme und der Führung weiterer Verriegelungselemente dienen. Ausgehend von den Radialschlitzen erstrecken sich die Durchgangsbohrungen bis hin zum freien Aufnahmequerschnitt der Aufnahmeöffnung. Der Querschnitt der Durchgangsbohrung ist im Mündungsbereich zur Aufnahmeöffnung hin kleiner ausgebildet als der größte Querschnitt des Verriegelungselementes. Die in den Radial­ schlitzen gelagerten Verriegelungselemente übertragen bei dieser Anordnung die im wesentlichen radiale Bewegung auf die weiteren Verriegelungselemente, die in entsprechende Ausnehmungen im Werkzeugschaft oder in der Antriebswelle eingreifen.

Vorzugsweise laufen die Radialschlitze zur Längsachse der Werkzeugaufnahme unter einem Winkel von 30 bis 60° geneigt entgegen der Einführrichtung des Werkzeugschaftes aufeinan­ der zu. Beim axialen Versetzen der Verriegelungsringe wird mit Hilfe geeigneter, innerhalb der Verriegelungsringe an­ geordneter Mitnehmer eine axiale Kraft auf die Verriege­ lungselemente ausgeübt, die über die schräg verlaufenden Flanken der Radialschlitze umgelenkt wird und somit eine radiale Versetzung der Verriegelungselemente bewirkt.

Zweckmäßigerweise sind in der Aufnahmeöffnung achsparallele Mitnehmerleisten vorgesehen. Die Drehmitnahme eines einge­ setzten Werkzeugs erfolgt über Mitnehmerleisten, die am in­ neren Umfang der Aufnahmeöffnungen verteilt angeordnet sind und in axial verlaufende Nuten des Werkzeugschaftes ein­ greifen. Durch unterschiedliche Formgebungen der Mitnehmer­ leisten lassen sich beispielsweise für bestimmte Durchmes­ serbereiche der Werkzeuge bestimmte Kriterien, wie Kodie­ rungen, schaffen.

Vorteilhafterweise sind als Verriegelungselemente Stifte vorgesehen. Die axiale Verbindung des Werkzeugschaftes und der Antriebswelle mit der Werkzeugaufnahme kann durch tan­ gential zum Aufnahmekörper angeordnete, radial versetzbare Stifte erfolgen, die in entsprechende Ausnehmungen des Werkzeugschaftes ragen. Stifte zeichnen sich durch gleich­ mäßigen Verschleiß und durch gute radiale Versetzbarkeit aus.

Derartige stiftförmige Verriegelungselemente eignen sich im speziellen für die axiale Verriegelung. Die Übertragung von Drehmomenten wird im wesentlichen durch axial verlaufende Mitnehmerleisten gewährleistet.

Zweckmäßigerweise sind als Verriegelungselemente Kugeln vorgesehen. Derartige Verriegelungselemente ermöglichen die Verriegelung eines herkömmlichen, Ausnehmungen aufweisenden Werkzeugschaftes und einer Antriebswelle.

Mit kugelförmigen Verriegelungselementen kann die axiale Verriegelung der Antriebswelle und des Werkzeugschaftes sowie die Übertragung des auftretenden Drehmoments erfolgen. Werden Kugeln als Verriegelungselemente eingesetzt, so muß bei den entsprechenden Durchtrittsöffnungen, Bohrungen bzw. Durchgangsbohrungen darauf geachtet werden, daß der Quer­ schnitt der Durchtrittsöffnungen, Bohrungen bzw. Durch­ gangsbohrung im Mündungsbereich zur Aufnahmeöffnung kleiner ausgebildet ist als der Querschnitt der Kugel. Auf diese Weise wird das Herausfallen der Kugel aus den Durchtritts­ öffnungen, Bohrungen bzw. Durchgangsbohrungen in den lichten Querschnitt der Aufnahmeöffnung verhindert.

Die axiale Verriegelung eines, sich in einer zylindrischen Aufnahmeöffnung befindlichen Werkzeugschaftes kann auch durch das Zusammenwirken zweier verschiedener Verriege­ lungselemente erfolgen. Die in einem Aufnahmekörper ange­ ordneten tangential verlaufenden Radialschlitze, welche sich von der Außenkontur des Aufnahmekörpers in Richtung Auf­ nahmeöffnung erstrecken, können stiftförmige Verriegelungs­ elemente aufnehmen. Durch die Anordnung von Durchgangsboh­ rungen, die im wesentlichen in radialer Richtung koaxial zu den Radialschlitzen angeordnet sind, ist die Anordnung von weiteren Verriegelungselementen in Form von Kugeln möglich. Bei dem im wesentlichen radialen Versetzen der stiftförmigen Verriegelungselemente mit Hilfe des entsprechenden Verrie­ gelungsringes erfolgt eine tangentiale Berührung der Kugel durch die stiftförmigen Verriegelungselemente. Dies bewirkt eine radiale Versetzung der Kugel.

Die Erfindung wird anhand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Werkzeugaufnahme mit stiftförmigem Verriegelungselement im Werkzeugaufnahmebe­ reich, teilweise geschnitten;

Fig. 2 eine Werkzeugaufnahme mit kugelförmigem Verriegelungselement im Werkzeugaufnahmebe­ reich, teilweise geschnitten;

In der Fig. 1 ist eine Werkzeugaufnahme dargestellt, die ein schnelles Verbinden oder Lösen eines mit einem Werkzeug­ schaft 6 versehenen Bohr- bzw. Meißelwerkzeuges mit einem nicht dargestellten Bohr- und Meißelgerät gewährleisten soll. Die dargestellte Werkzeugaufnahme weist einen insge­ samt mit 1 bezeichneten Aufnahmekörper mit zwei sich durch den Aufnahmekörper 1 erstreckenden Aufnahmeöffnungen 2, 3 auf. Eine Aufnahmeöffnung 2 ist im wesentlichen zylindrisch und die andere Aufnahmeöffnung 3 kegelförmig ausgebildet.

Entlang der Innenkontur 3a der kegeligen Aufnahmeöffnung 3 erstrecken sich beispielsweise drei Mitnehmerleisten 3b, die entlang des Umfangs der Aufnahmeöffnung 3 zueinander im gleichen Winkelabstand stehen. Der Aufnahmekörper 1 weist tangential zur Aufnahmeöffnung 3 verlaufende Durchtritts­ öffnungen 1a in Form von Radialschlitzen auf, die zur Außenkontur des Aufnahmekörpers 1 hin offen ausgebildet sind und sich bis in den freien Aufnahmequerschnitt der Aufnahmeöffnung 3 erstrecken. Die Radialschlitze laufen ge­ genüber der Achse des Aufnahmekörpers 1 und entgegen der Einführrichtung des Werkzeugschaftes 6 unter einem Winkel von 45° geneigt aufeinander zu.

In den Radialschlitzen lagern versetzbare Verriegelungs­ elemente 9 in Form von Stiften, die mit deren Endabschnitten die Außenkontur des Aufnahmekörpers 1 überragen. Auf diesen Endabschnitten′ stützen sich Ringscheiben 4a, 4b ab, die ge­ genüber der Längsachse des Aufnahmekörpers 1 rechtwinklig angeordnet sind. Die Ringscheibe 4a ist innerhalb des Ver­ riegelungsringes 4 axial verschiebbar gelagert und die Ringscheibe 4b ist fest mit dem Verriegelungsring 4 verbun­ den. Die Druckkraft einer sich zwischen den Verriegelungs­ ringen 4, 5 befindlichen Druckfeder 7 wird von der Ring­ scheibe 4b über die Stifte auf die Ringscheibe 4a übertra­ gen, so daß die Ringscheibe 4a an einem Stützrand 4c des Verriegelungsringes 4 zur Anlage kommt.

Um eine Freigabe der Verriegelungselemente 9 zu erreichen, wird der Verriegelungsring 4 in Richtung Verriegelungsring 5 axial verschoben. Diese Bewegung bewirkt ein axiales Ver­ schieben der Ringscheibe 4a über die Stützschulter 4c ge­ genüber dem Aufnahmekörper 1. Dieser axiale Versatz der Ringscheibe 4a drückt das Verriegelungselement 9 in den Ra­ dialschlitzen im wesentlichen radial soweit nach außen, bis das Verriegelungselement 9 nicht mehr in den freien Auf­ nahmequerschnitt der Aufnahmeöffnung 3 hineinragt. Der in der Aufnahmeöffnung 3 angeordnete Werkzeugschaft 6 wird auf diese Weise freigegeben.

In der zylindrisch ausgebildeten Aufnahmeöffnung 2 ist eine radial verlaufende Durchtrittsöffnung 1b in Form einer ra­ dialen Bohrung angeordnet, die der Aufnahme und der Führung eines Verriegelungselementes 8 in Form einer Kugel dient. Die Durchtrittsöffnung 1b weist im Mündungsbereich zur Aufnahmeöffnung 2 eine Querschnittsverengung auf, damit die Kugel nicht in den freien Querschnitt der Aufnahmeöffnung 2 fallen kann. Der Verriegelungsring 5 weist eine Innenkontur 5a auf, die beim axialen Verschieben des Verriegelungsringes 5 eine Verriegelung oder eine Freigabe der Kugel in radialer Richtung ermöglicht. Die Innenkontur 5a des Verriegelungs­ ringes 5 ist zusätzlich auf die Außenkontur des stirnseiti­ gen Bereiches eines Bohr- und Meißelgerätes abgestimmt, so daß auch eine radiale Führung der Werkzeugaufnahme gegen­ über dem Bohr- und Meißelgerät erreicht wird.

Der Durchmesser der Verriegelungsringe 4, 5 ist in ihren einander zugewandten Bereichen unterschiedlich groß ausge­ bildet. Im verriegelten Zustand, d. h. in der Ruhestellung greifen die Verriegelungsringe 4, 5 teilweise ineinander. Beim Verschieben des Verriegelungsringes 4, 5 gegenüber dem Aufnahmekörper 1 erfolgt somit ein axiales Ineinanderver­ schieben beider Verriegelungsringe 4, 5. Der Betrag der axialen Versetzung eines Verriegelungsringes 4, 5 muß mindestens dem Weg entsprechen, der notwendig ist, um ein Verriegelungselement 8, 9 zu verriegeln bzw. freizugeben.

Die in Fig. 2 dargestellte Werkzeugaufnahme weist einen ins­ gesamt mit 11 bezeichneten Aufnahmekörper mit zwei sich durch den Aufnahmekörper 1 erstreckenden Aufnahmeöffnungen 12, 13 auf. Beide Aufnahmeöffnungen 12, 13 sind im wesentlichen zylindrisch ausgebildet und weisen Durchtrittsöffnungen 11a, 11b auf.

Die Durchtrittsöffnung 11a ist als Radialschlitz ausgebil­ det, der zur Längsachse der Werkzeugaufnahme unter einem Winkel von 45° geneigt entgegen der Einführrichtung des Werkzeugschaftes 16 verläuft.

An die Durchtrittsöffnung 11a schließt sich eine radial verlaufende Durchgangsbohrung 11c an, die der Aufnahme und der Führung eines weiteren Verriegelungselementes 20 in Form einer Kugeln dient. Ausgehend vom Radialschlitz erstreckt sich die Durchgangsbohrung 11c bis hin zum freien Aufnahme­ querschnitt der Aufnahmeöffnung 13.

In der Durchtrittsöffnung 11a sitzt ein Verriegelungselement 19 in Form eines Stiftes, der mit seinen Endabschnitten die Außenkontur des Aufnahmekörpers 11 überragt. Die Versetzung dieses Verriegelungselementes 19 erfolgt mit den Ringschei­ ben 14a, 14b, die mit einem Verriegelungsring 14 zusammen­ wirken. Der Verriegelungsring 14 stützt sich über eine Druckfeder 17 an der anderen Verriegelungshülse 15 ab. Das Zusammenwirken der Ringscheiben 14a, 14b mit den Ver­ riegelungselementen 19 entspricht der Schilderung in Fig. 1.

Beim Verschieben des Verriegelungsringes 14 wird das Ver­ riegelungselement 19 bewegt, was im weiteren eine radiale Versetzung des Verriegelungselementes 20 zur Folge hat.

Ein in die Aufnahmeöffnung 13 eingesteckter, zylindrischer Werkzeugschaft 16 weist eine der axialen sowie auch der ra­ dialen Verriegelung dienende, geschlossene Längsnut 16a auf. Die axiale Festlegung sowie die Übertragung des Drehmomentes wird mit dem kugelförmigen Verriegelungselement 20 erreicht, das in die Längsnut 16a des Werkzeugschaftes 16 eingreift.

Der Aufnahmekörper 11 ist im Bereich der Aufnahmeöffnung 12 mit einer weiteren Durchtrittsöffnung 11b in Form einer ra­ dialen Bohrung versehen, die der Aufnahme und der Führung eines Verriegelungselementes 18 in Form einer Kugel dient.

Der Querschnitt dieser radialen Bohrung verjüngt sich im Mündungsbereich zur Aufnahmeöffnung 12, damit die in der radialen Bohrung geführte Kugel in den freien Querschnitt der Aufnahmeöffnung 12 gelangen kann. Die radiale Versetzung des Verriegelungselementes 18 erfolgt durch das axiale Ver­ schieben des Verriegelungsringes 15. Dieser Verriegelungs­ ring 15 weist eine Innenkontur 15a auf, die eine Verriege­ lung oder eine Freigabe der Kugel ermöglicht.

Der Aufnahmekörper kann mehrere, gleichmäßig am Umfang verteilte Durchtrittsöffnungen 11a, 11b aufweisen.

Claims (7)

1. Werkzeugaufnahme für ein Bohr- und Meißelgerät mit einem Aufnahmekörper (1, 11), der eine erste axiale Aufnahmeöffnung (2, 12) zur Aufnahme einer Antriebs­ welle des Bohr- und Meißelgerätes und eine zweite axiale Aufnahmeöffnung (3, 13) zur Aufnahme eines Werkzeugschaftes (6, 16) aufweist sowie zwei auf dem Aufnahmekörper (1, 11) versetzbare, koaxial zueinander angeordnete Verriegelungsringe (4, 5, 14, 15) trägt, die durch eine, zwischen den Verriegelungsringen (4, 5, 14, 15) angeordnete, in axialer Richtung des Aufnahme­ körpers (1, 11) wirkende Druckfeder (7, 17) druckbe­ aufschlagt sind, wobei die axiale Verriegelung von An­ triebswelle und Werkzeugschaft (6, 16) mit Hilfe beider Verriegelungsringe (4, 5, 14, 15) erfolgt, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Verriegelungsringe (4, 5, 14, 15) relativ zueinander verschiebbar sind und der Auf­ nahmekörper (1, 11) im Bereich jeder Aufnahmeöffnung (2, 3, 12, 13) wenigstens eine im wesentlichen radial verlaufende Durchtrittsöffnung (1a, 1b, 11a, 11b) zur Aufnahme wenigstens eines im wesentlichen radial ver­ setzbaren Verriegelungselementes (8, 9, 18, 19, 20) aufweist, wobei das Verriegelungselement (8, 9, 18, 19, 20) durch axiales Verschieben des zugehörigen Verrie­ gelungsringes (4, 5, 14, 15) versetzbar ist.

2. Werkzeugaufnahme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Verriegelungsringe (4, 5, 14, 15) tele­ skopartig ineinander verschiebbar sind.

3. Werkzeugaufnahme nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnung 1a, 1b, 11a, 11b) wenigstens einer Aufnahmeöffnung (2, 3, 12, 13) tangentiale, sich von der Außenkontur des Aufnahme­ körpers (1, 11) in Richtung Aufnahmeöffnung (2, 3, 12, 13) erstreckende Radialschlitze aufweist, in denen achsparallele, die Außenkontur des Aufnahmekörpers (1, 11) überragende Verriegelungselemente (9, 19, 20) angeordnet sind.

4. Werkzeugaufnahme nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Radialschlitze zur Längsachse der Werk­ zeugaufnahme unter einem Winkel (A) von 30° bis 60° geneigt, entgegen der Einführrichtung des Werkzeug­ schaftes (6, 16) aufeinander zulaufen.

5. Werkzeugaufnahme nach Anspruch 3 oder 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in der Aufnahmeöffnung (3) achs­ parallele Mitnehmerleisten (3b) vorgesehen sind.

6. Werkzeugaufnahme nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß als Verriegelungselement (8, 9, 18, 19) Stifte vorgesehen sind.

7. Werkzeugaufnahme nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß als Verriegelungselement (8, 9, 18, 19, 20) Kugeln vorgesehen sind.