EP1414621B1

EP1414621B1 - Drehmaschine, etwa in form einer handbohrmaschine, einer schlagbohrmaschine, eines bohrhammers oder eines akkuschraubers

Info

Publication number: EP1414621B1
Application number: EP02758103A
Authority: EP
Inventors: Günter Zierpka
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-07-26
Filing date: 2002-07-18
Publication date: 2009-12-09
Anticipated expiration: 2022-07-18
Also published as: EP1414621A1; ATE451200T1; US6988734B2; DE20112117U1; US20040013485A1; DE10293601A5; WO2003015991A1; DE50214075D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehmaschine etwa in Form einer Handbohrmaschine, einer Schlagbohrmaschine, eines Bohrhammers oder eines Akkuschraubers, mit einem innerhalb eines Maschinengehäuses aufgenommenen Antriebsmotor und einer mit diesem wirkverbundenen, aus dem Maschinengehäuse herausgeführten Antriebswelle, und mit einer eine Werkzeugspanneinrichtung aufweisenden Werkzeugaufnahme zum lösbaren Kuppeln eines Bohrers, Schraubendreherbits oder eines ähnlichen Werkzeugs mit der Antriebswelle, wobei die Werkzeugaufnahme mit der Werkzeugspanneinrichtung unmittelbar in die Drehmaschine integriert ist, indem sich eine Mehrkant-Längsausnehmung, insbesondere eine Sechskant-Ausnehmung, in die Antriebswelle von deren abtriebseitigem Ende hineinerstreckt, wobei auf dem die Werkzeugaufnahme aufweisenden Abschnitt der Antriebswelle als Werkzeugspanneinrichtung eine Spannhülse aufgenommen ist, mittels der zumindest ein in einer den Mantel der Werkzeugaufnahme durchbrechenden Radialausnehmung aufgenommenes Verrastungselement in eine radial in die Werkzeugaufnahme vorstehende Verriegelungsposition betätigbar und zum radialen Ausweichen in eine Entriegelungslage freigebbar ist, und wobei die Spannhülse als zwischen der verriegelungsposition und der Entriegelungslage axial betätigbare Schiebehülse ausgebildet ist.
Eine derartige Drehmaschine ist bereits aus der US-Patentschrift 5,013,194 A1 vorbekannt. Die Schrift offenbart genauer die Werkzeugaufnahme einer solchen Drehmaschine, welche zur Aufnahme eines Werkzeugs eine mehrkantige Schaftausnehmung aufweist, in welche ein ebensolches Werkzeug einsteckbar ist. Eine Verrastung des Werkzeugs erfolgt über eine umlaufende Vertiefung des Werkzeugschafts, in welche Verrastungskugeln eingreifen, die in einer Verriegelungslage von einer drehfest mit der Werkzeugaufnahme verbundenen, axial verschieblichen Schiebehülse gehalten werden.
Weitere Drehmaschinen dieser Art sind bekannt, jedoch mit, dem Mangel umständlicher Handhabbarkeit insbesondere im Hinblick auf einen schnellen und einfach durchführbaren Werkzeugwechsel behaftet.
So sind Handbohrmaschinen häufig und Schlagbohrmaschinen grundsätzlich mit schlüsselbedienten Zahnkranz-Bohrfuttern ausgerüstet, mittels deren vornehmlich Bohrwerkzeuge mit Rundschäften spannbar sind. Die Bedienung derartiger Spannfutter ist an die Verfügbarkeit eines passenden Schlüssels geknüpft und darüber hinaus umständlich und zeitaufwendig.
Bekannt sind auch derartige Maschinen mit sogenannten Schnellspannfuttern, bei denen zum Betätigen der Spannbakken eine Spannhülse mit Feingewinde dient, die allerdings nur das Aufbringen mäßiger Spannkräfte und zudem ein ebenfalls zeitaufwendiges Spannen und Lösen von Werkzeugen ermöglichen. Insbesondere aber impliziert diese Spanntechnik erhebliche Unfallrisiken insofern, als in der Praxis - im Widerspruch zu den geltenden Unfallverhütungsvorschriften - beim Werkzeugwechsel zum Spannen eines in ein Futter eingeführten Werkzeugschaftes häufig die laufende Maschine benutzt wird und dabei der Benutzer die Spannhülse des Futters mit einer Hand festhält.
Kennzeichnend für die vorbekannten Spannfutter ist, daß diese mit Zahnkränzen oder eine verbesserte Griffigkeit vermittelnden Längsnuten, Riffelungen oder dergleichen versehen sind, die Unfallgefahren bei laufenden Maschinen begründen.
Durch die Erfindung soll demgegenüber eine Drehmaschine der vorgenannten Art und Zweckbestimmung mit einer gegenüber dem Stande der Technik verbesserten Werkzeugaufnahme und Werkzeugspanneinrichtung geschaffen werden, welche die Unfallgefahr deutlich herabsetzt und gleichzeitig verhindert, dass im Fall eines Durchbruchs eines Bohrwerkzeuges Beschädigungen des Werkstücks durch das sich drehende Bohrfutter eintreten.
Gelöst ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß bei der Drehmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 die Werkzeugaufnahme mit der Werkzeugspanneinrichtung unmittelbar in die Drehmaschine integriert ist, indem sich eine Mehrkant-Längsausnehmung, insbesondere eine Sechskant-Ausnehmung, in die Antriebswelle von deren abtriebseitigem Stirnende hineinerstreckt, und daß auf dem die Werkzeugaufnahme aufweisenden Abschnitt der Antriebswelle als Werkzeugspanneinrichtung eine Spannhülse aufgenommen ist, mittels der zumindest ein in einer den Mantel der Werkzeugaufnahme durchbrechenden Radialausnehmung aufgenommenes Verrastungselement in eine radial in die Werkzeugaufnahme vorstehende Verriegelungsposition betätigbar und zum radialen Ausweichen in eine Entriegelungslage freigebbar ist.
Die Drehmaschine nach der Erfindung ist geeignet und bestimmt zum Spannen von Werkzeugen mit einem der die Werkzeugaufnahme bildenden Mehrkant-Längsausnehmung angepaßten, insbesondere als Sechskantschaft ausgebildeten Mehrkantschaft mit einer umlaufenden Rastnut, in die bei gespanntem Werkzeug zumindest ein mittels der Spannhülse in seine Verriegelungsposition betätigbares Verrastungselement eingreift.
Zwar sind auch schon Akkuschrauber und drehrichtungsumstellbare Handbohrmaschinen mit sich vom Stirnende der Antriebswelle in diese hineinerstreckenden Sechskant-Ausnehmungen vorbekannt, in die bei abgeschraubtem Spannfutter Schraubendreherbits einsteckbar sind, aber bei diesen Maschinen werden eingesteckte Schraubendreherbits lediglich von einer Federrast gehalten, die beim Einstecken oder Herausziehen eines Bits durch geringe Axialkräfte überwunden werden und ein wirkliches Spannen eines Werkzeugs nicht ermöglichen.
Ferner sieht die Erfindung vor, daß die Spannhülse als zwischen der Verriegelungsposition und der Entriegelungslage axial betätigbare Schiebehülse ausgebildet ist. Diese Schiebehülse kann unmittelbar auf dem Aufnahmezapfen, in den sich die Mehrkant-Längsausnehmung als Werkzeugaufnahme hineinerstreckt, gelagert und Teil einer auf dem Aufnahmezapfen der Werkzeugaufnahme axial verschiebbar geführten Betätigungshülse sein.
Die Schiebehülse ist zudem mit einer am Maschinengehäuse drehfest, aber axial beweglich geführten Betätigungshülse axialfest, aber gegenüber letzterer drehbeweglich verbunden. Insbesondere kann die Betätigungswelle der Werkzeugspanneinrichtung auf einem vom Maschinengehäuse vorstehenden, den Aufnahmezapfen der Werkzeugaufnahme auf einem Teil seiner Längenerstreckung umgebenden Gehäusestutzen aufgenommen sein.
Die erfindungsgemäße Drehmaschine kann ist auch so ausgebildet, daß die axial verschiebbar auf dem Gehäusestutzen aufgenommene Betätigungshülse in der Verriegelungsposition axial festlegbar ist. Dadurch wird ein zufälliges Verschieben der Betätigungshülse, und damit der Spannhülse, aus der Verriegelungsposition unterbunden.
Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den nachgeordneten Patentansprüchen angegeben.
So ist eine wichtige Weiterbildung dadurch gekennzeichnet, daß die sich als Mehrkant-Längsausnehmung in die Antriebswelle bzw. einen von dieser vorstehenden Aufnahmezapfen hineinerstreckende Werkzeugaufnahme in der Tiefe von einem sich verjüngenden Zentrierkonus zum Abstützen und Zentrieren eines einen angepaßten Gegenkonus aufweisenden Werkzeugschaftendes begrenzt ist.
Die Anordnung eines Zentrierkonus in der Tiefe der Werkzeugaufnahme vermittelt, neben der notwendigen Axialabstützung eines Werkzeugs, dessen präzise Zentrierung am Schaftende, die zweckmäßigerweise mit einer axial vom Zentrierkonus beabstandeten Zentrierung des Schaftes zusammenwirkt. Eine axial vom Zentrierkonus beabstandete Schaftzentrierung eines Werkzeugs kann in einfacher Weise dadurch verwirklicht sein, daß als mittels der Spannhülse zwischen einer Verriegelungsposition und einer Entriegelungslage betätigbare Spannelemente drei Rastkugeln dienen, die in den Mantel des Aufnahmezapfens der Werkzeugaufnahme in der Nähe seines freien Stirnendes durchbrechenden und gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordneten Radialausnehmungen aufgenommen sind.
Kennzeichnend für eine so ausgebildete Werkzeugaufnahme und Werkzeugspanneinrichtung ist eine präzise Zentrierung des Schaftendes und beabstandet davon des sich zum eigentlichen Werkzeug hin erstreckenden Schaftes, indem in der Verriegelungsposition drei gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnete Rastkugeln in eine Umfangsnut des Werkzeugschaftes eingreifen.
Zweckmäßigerweise ist die Spannhülse mit Rastvorständen zum Betätigen sowie zum Arretieren in diesen der Rastkugeln in ihre Verriegelungspositionen versehen und die Rastvorstände sollten als Kugelkalotten ausgebildet sein, die den Rastkugeln angepaßt sind. Um eine besonders sichere Verriegelung eines gespannten Werkzeugs zu gewährleisten, können die Rastvorstände der Spannhülse auch an Federfingern angeordnet sein, die von der Spannhülse axial vorstehen. Begrenzt sein kann die radiale Bewegbarkeit der Federfinger durch letztere außenseitig umschließende und ggf. abstützende Anschlagmittel.
Die axiale Arretierung der Verriegelungshülse und damit der Spannhülse in der Verriegelungsposition ist bei einer bevorzugten Ausführungsform dadurch verwirklicht, daß die mit der Spannhülse axial fest verbundene Betätigungshülse mit wenigstens einem über die Kontaktfläche mit dem Gehäusestutzen vorstehenden Führungsvorsprung versehen ist und daß dieser Führungsvorsprung in eine sich im Gehäusestutzen erstreckende Führungsnut eingreift, an die sich ein in Umfangsrichtung verlaufender Arretierungsabschnitt anschließt, der in der Verriegelungsstellung eine begrenzte Drehung der Betätigungshülse gegenüber dem letztere aufnehmenden Gehäusestutzen zuläßt, wobei der Führungsvorsprung in den Arretierungsabschnitt gelangt und dadurch eine axiale Fixation der Betätigungshülse vermittelt. Bei dem Führungsvorsprung der Betätigungshülse kann es sich zweckmäßig um wenigstens eine federkraftbeaufschlagte Führungskugel handeln, die in einer Radialausnehmung der Betätigungshülse aufgenommen ist.
Gemäß einer anderen sinnvollen Weiterbildung ist bei der erfindungsgemäßen Drehmaschine die axiale Verschiebbarkeit der Schiebehülse durch wenigstens einen jeweils in einer Verriegelungsposition und in der Entriegelungslage in eine Rast eingreifenden federnden Rastnocken begrenzt, womit eine eindeutige Positionierung der Schiebehülse in ihren beiden funktionalen Endlagen verwirklicht ist.
Bei den Rasten, in die in den jeweiligen Endlagen der Schiebehülse der Rastnocken eingreift, kann es sich um axial voneinander beabstandet in den Aufnahmezapfen bzw. in einen letzteren umgebenden sowie die Betätigungshülse drehfest lagernden Gehäusestutzen radial eingestochene Rastnuten handeln.
Die Schiebehülse kann aber auch, gemäß einer anderen wichtigen Ausgestaltung der Erfindung, mittels eines Elektromagneten betätigbar sein, der an der axialfest, aber drehbeweglich mit der Schiebehülse verbundenen Betätigungshülse angreift. Dieser Elektromagnet kann doppelt wirkend ausgebildet sein, der somit eine Betätigung der als Spannmuffe dienenden Schiebehülse aus der Entriegelungslage in die Verriegelungsposition und umgekehrt aus letzerer wieder in die Entriegelungslage ermöglicht. Die Betätigung der Schiebehülse mittels eines Elektromagneten kann aber auch gegen die Wirkung einer Rückstellfeder erfolgen.
Schließlich ist eine besonders wichtige Ausgestaltung der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmezapfen der Werkzeugaufnahme mit der Werkzeugspanneinrichtung von einer mit dem Maschinengehäuse verbundenen Gehäuseabdeckung übergriffen und dadurch jedweder Zugriff einer Bedienungsperson auf die Schiebe- bzw. Betätigungshülse unmöglich ist.
Bei der erfindungsgemäßen Drehmaschine kann es sich etwa um einen Akkuschrauber, eine Handbohrmaschine, eine Schlagbohrmaschine oder auch um einen Bohrhammer handeln. Die Ausgestaltung als Bohrhammer ist dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugaufnahme, also die Mehrkant-Längsausnehmung, in der Tiefe von einem axial beweglich in der Antriebswelle aufgenommenen Stößel begrenzt ist, der hülsenartig ausgebildet ist und auf der zur Werkzeugaufnahme hinweisenden Seite einen sich verengenden Zentrierkonus aufweist sowie mit einem pulsierend arbeitenden Axialentrieb wirkverbunden ist.
Der Zentrierkonus vermittelt, wie bereits oben erläutert, ein präzises Zentrieren des Schaftendes eines in der Werkzeugaufnahme aufgenommenen Werkzeugs und bei dem pulsierend arbeitenden Axialantrieb kann es sich insbesondere um einen Pneumatikantrieb der bei Bohrhämmern bekannten Art handeln.
Bei der Ausbildung als Bohrhammer müssen die einzusetzenden Werkzeuge eine umlaufende Rastnut haben, deren Breite größer ist als die Axialerstreckung des im Verriegelungsfalle in die Rastnut eingreifenden Rastelementes, so daß ein derartiges Werkzeug im Rahmen der Breitenerstreckung der Rastnut pulsierende Axialbewegungen innerhalb der Werkzeugaufnahme, die an einer derartigen Pulsation nicht beteiligt ist, ausführen kann.
Anhand der beigefügten Zeichnungen sollen nachstehend verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Drehmaschine erläutert werden. In schematischen Ansichten zeigen:

Fig. 1: einen Akkuschrauber mit einer am abtriebseitigen Ende einer mit einem Antriebsmotor in Wirkverbin- dung stehenden Antriebswelle angeordneten Werk- zeugaufnahme und einer auf dieser aufgenommenen Spannhülse einer Werkzeugspanneinrichtung in ei- ner Seitenansicht,
Fig. 2: einen der Schnittlinie II-II in Fig. 1 entspre- chenden Längsschnitt durch den abtriebseitigen Bereich des Akkuschraubers mit der Werkzeugauf- nahme und der Werkzeugspanneinrichtung,
Fig. 3: einen Querschnitt gemäß der Schnittlinie III-III in Fig. 2 durch die Werkzeugaufnahme und die Werkzeugspanneinrichtung,
Fig. 4: in einer Ansicht wie in Fig. 2 einen Akkuschrau- ber mit einer abgewandelten Werkzeugspanneinrich- tung,
Fig. 5: analog zu Fig. 3 einen der Schnittlinie V-V in Fig. 4 entsprechenden Querschnitt durch die Werk- zeugaufnahme und Werkzeugspanneinrichtung der Ausführungsform gemäß Fig. 4,
Fig. 6: in einer Ansicht wie in den Fig. 2 und 4 einen Längsschnitt durch den abtriebseitigen Bereich eines Akkuschraubers, bei dem die Werkzeugspann- einrichtung eine nicht mitdrehend ausgebildete Betätigungshülse aufweist,
Fig. 7: einen Querschnitt gemäß der Schnittlinie VII-VII in Fig. 6 durch die Werkzeugaufnahme und die Schiebehülse der Werkzeugspanneinrichtung,
Fig. 8: eine zu Fig. 6 alternative Ausführungsform, bei der die Betätigungshülse in der Verriegelungspo- sition arretierbar ist,
Fig. 9: analog zu Fig. 7 eine der Schnittlinie IX-IX in Fig. 8 entsprechenden Querschnitt durch die Werk- zeugaufnahme und Werkzeugspanneinrichtung der Ausführungsform nach Fig. 8,
Fig. 10: eine Führungskulisse für die in der Verriege- lungsposition arretierbare Betätigungshülse mit Blick gemäß Pfeil X in Fig. 9 auf einen vorste- henden Gehäuseabschnitt,
Fig. 11: in einer Ansicht wie in Fig. 1 eine alternative Akkuschrauber-Ausbildung, bei der die Werkzeug- aufnahme und die Werkzeugspanneinrichtung in- nerhalb einer Gehäuseabdeckung aufgenommen sind und
Fig. 12: einen der Schnittlinie XII-XII in Fig. 11 ent- sprechenden Längsschnitt durch den abtriebseiti- gen Bereich des Akkuschraubers mit der Werkzeug- aufnahme und der Werkzeugspanneinrichtung.

Der in den Fig. 1 bis 3 veranschaulichte Akkuschrauber 10 besitzt ein Gehäuse 11, von dem etwa rechtwinklig zu dessen Längserstreckung ein Handgriff 12 mit einem Kupplungsschuh 13 für einen lösbar angekuppelten Akku 14 vorsteht. Innerhalb des Gerätes befindet sich ein Antriebsmotor, der mittels eines Betätigungsschalters 15 ein- und ausschaltbar sowie mittels eines Umschalters 16 drehrichtungsumschaltbar ist. Über ein Getriebe sowie ein mittels eines dem Gehäuse 11 abtriebsseitig zugeordneten Stellrades 17 hinsichtlich der zu übertragenden Drehmomentes einstellbare Rutschkupplung ist mit dem Antriebsmotor einer Antriebswelle 18 wirkverbunden. Der Antriebsmotor, das Getriebe und die Rutschkupplung sind in der Zeichnung nicht dargestellt und bedürfen auch keiner Erläuterung, weil derartige Antriebselemente bei Akkuschraubern allgemein bekannt sind.
Die als Hohlwelle ausgebildete Antriebswelle 18 ist aus dem Gehäuse 11 mit dem Stellring 17 herausgeführt und in hier nicht weiter interessierender Weise im Gehäuse 11 drehbar, aber axialfest gelagert. Sie steht mit einem Aufnahmezapfen 20 stirnendig über das Gehäuse 11 mit dem Stellring 17 vor. Vom freien Stirnende des Aufnahmezapfens 20 erstreckt sich in diesen eine Sechskant-Längsausnehmung 21 als Werkzeugaufnahme für mit angepaßten Sechskant-Schäften ausgerüstete Werkzeuge hinein. Die Sechskant-Längsausnehmung 21 endet in der Tiefe in einem Zentrierkonus 22. In der Nähe des vom Gehäuse 11 entfernten Endes des Aufnahmezapfens 20 ist dessen Mantel von drei gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordneten Radialausnehmungen 23 durchbrochen, in denen Rastkugeln 24 als radial bewegbare Rastelemente aufgenommen sind.
Auf dem vorstehenden Aufnahmezapfen 20 ist eine als Schiebehülse 25 ausgebildete Spannhülse axial verschiebbar aufgenommen. Die Schiebehülse 25 ist zwischen einer Verriegelungsposition und einer Entriegelungslage betätigbar. In der Verriegelungsposition, die in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist, stehen die Rastkugeln 24 radial in die Sechskant-Ausnehmung 21 vor und werden von Rastvorständen 26 der Schiebehülse 25 in dieser Lage gehalten. In der vorgeschobenen Entriegelungslage der Schiebehülse 25 hingegen können die Rastkugeln 24 in sich in der Schiebehülse an die Rastvorstände 26 axial anschließende Radialausnehmungen 27 radial derart ausweichen, daß sie nicht mehr in die von der Sechskant-Längsausnehmung 21 gebildete Werkzeugaufnahme vorstehen.
Die Rastvorstände 26 der Schiebehülse 25 sind den Rastkugeln 24 angepaßt und derart als Hohlkalotten -ausgebildet, daß sich die Rastkugeln im gespannten Zustand eines Werkzeugs flächenhaft an den Rastvorständen abstützen.
Positioniert wird die Schiebehülse 25 in der vorgeschobenen Entriegelungslage und in der davon axial beabstandeten, zurückgezogenen Verriegelungsposition mittels wenigstens eines federnd an der Schiebehülse angebrachten Rastnockens 28, der in der jeweiligen Endlage in eine von außen in den Aufnahmezapfen 20 radial eingestochene Rastnut 29, 30 eingreift.
Der Akkuschrauber 10 ist für das Spannen von Werkzeugen mit Sechskantschaft und am Schaftende angeordnetem Zentrierkonus sowie einer beabstandet vom Zentrierkonus umlaufenden Ringnut bestimmt. Der Abstand der im Werkzeugschaft umlaufenden Ringnut von dem stirnendigen Zentrierkonus entspricht dem Abstand zwischen dem Zentrierkonus 22 am Ende der die Werkzeugaufnahme bildenden Sechskant-Längsausnehmung 21 und den Rastkugeln 26, in der den in der Nähe des freien Stirnendes des Aufnahmezapfens angeordneten Radialausnehmungen 23 aufgenommenen sind.
Der Schaft eines derartigen Werkzeuges ist in die Werkzeugaufnahme 21 einschiebbar, wenn die Schiebehülse 25 in der vorgeschobenen Entriegelungslage steht, in der die Rastkugeln radial aus dem Bereich der die Werkzeugaufnahme bildenden Sechskant-Längsausnehmung 21 ausweichen können. Nach dem vollständigen Einführen des Schaftes eines Werkzeuges, der sich dann mit seinem Zentrierkonus an dem inneren Zentrierkonus 22 der Werzeugaufnahme abstützt, ist das Werkzeug in der Werkzeugaufnahme durch Zurückziehen der Schiebehülse in die aus den Fig. 2 und 3 ersichtliche Verriegelungsposition spannbar, indem die Verriegelungskugeln 24 in die umlaufende Rastnut des Werkzeugschaftes eingreifen.
Angesichts der Werkzeugzentrierung durch das Zusammenwirken des stirnendigen Zentrierkonus am Werkzeugschaft mit dem Gegenkonus 22 in der Tiefe der Sechskant-Längsausnehmung 21 und der axial davon beabstandeten Zentrierung durch das Eingreifen der Rastkugeln 24 in die umlaufende Rastnut des Werkzeugschaftes ist dessen präzise Zentrierung in der Werkzeugaufnahme gewährleistet.
Die in den Fig. 4 und 5 veranschaulichte Ausführungsform unterscheidet sich von dem in den Fig. 2 und 3 dargestellten Akkuschrauber dadurch, daß die Rastvorstände 26 an drei sich axial von der Schiebehülse 25' forterstreckenden Federfingern 38 angeordnet sind, die in der dargestellten Verriegelungslage im Interesse eines wünschenswerten Toleranzausgleichs begrenzt radial ausweichen können. Begrenzt ist der Federweg der Federfinger 38 durch eine letztere radial umgreifende Anschlagschulter 39.
Die Fig. 6 und 7 veranschaulichen in Ansichten ähnlich den Fig. 2 und 3 eine alternative Ausbildung der Werkzeugaufnahme und Werkzeugspanneinrichtung. In den Fig. 6 und 7 sind für gleiche Teile wie in den Fig. 1 bis 3 jeweils um 100 erhöhte Bezugszeichen verwendet.
Die alternative Ausführungsform nach den Fig. 6 und 7 besitzt ebenfalls einen über das Gehäuse 111 mit dem Einstellring 117 vorstehenden Aufnahmezapfen 120 mit einer Sechskant-Längsausnehmung 121 als Werkzeugaufnahme.
Im Bereich des stirnseitigen Endes des Aufnahmezapfens 120 ist dessen Mantel wiederum von gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordneten Radialausnehmungen 123 durchbrochen, in denen radialbeweglich als Verrastungselemente Rastkugeln 124 aufgenommen sind. Auf dem mit den Rastkugeln 124 ausgerüsteten Endabschnitt des Aufnahmezapfens ist ferner eine axial verschiebbare Spannhülse 125 aufgenommen, die vordere Rastvorstände 126 zum Arretieren der Rastkugeln 124 in einer in die Sechskant-Längsausnehmung 121 vorstehenden Verriegelungslage besitzt und axial an die Rastvorstände angrenzend mit Radialausnehmungen 127 versehen ist, in die bei in die Entriegelungslage vorgeschobener Spannhülse 125 die Rastkugeln 124 radial ausweichen können.
Die drehfest auf dem Aufnahmezapfen 120 aufgenommene und ebenfalls als Schiebehülse ausgebildete Spannhülse 125 ist im Unterschied zu der ersten Ausführungsform nicht einstükkig mit einer Bedienhülse ausgebildet, sondern mit einer Bedienhülse 125' axialfest, aber drehbar verbunden, die ihrerseits drehfest auf einem den Aufnahmezapfen 120 auf einem Teil seiner Längenerstreckung konzentrisch umschließenden Gehäusestutzen 132 axial verschiebbar gelagert ist. Die drehbare Verbindung der Bedienhülse 125' mit der Spannhülse 125 kann über ein Gleitlager erfolgen, etwa mittels eines in eine entsprechende Radialnut der Bedienhülse eingreifenden Radialvorsprungs der Spannhülse, wie in der oberen Hälfte von Fig. 6 dargestellt ist, oder mittels eines Kugellagers, wie die untere Hälfte der Schnittansicht in Fig. 6 zeigt. Im übrigen ist die Bedienhülse 125' wiederum mittels eines von dieser vorstehenden federnden Rastnockens 128 in ihren beiden Endlagen, nämlich der in Fig. 6 veranschaulichten Spannlage und einer demgegenüber vorgeschobenen Entriegelungslage, positionierbar, indem der Rastnocken in axial voneinander beabstandet in den vom Gehäuse 111 vorstehenden und den Aufnahmezapfen 120 auf einem Teil seiner Längenerstreckung konzentrisch umschließenden Gehäusestutzen 132 eingestochene Ringnuten eingreift.
Die auf dem Gehäusestutzen 132 axialbeweglich, aber drehfest aufgenommene Betätigungshülse 125' besitzt einen in eine den Gehäusestutzen 132 durchbrechende Längsausnehmung vorstehenden Nocken 133, der in den Endlagen der Schiebehülse jeweils ein an den Enden der Langausnehmung angeordneten elektrischen Kontakt 134, 135 betätigt. Diese Kontakte ermöglichen ein Einschalten der Drehmaschine nur, wenn in der Werkzeugaufnahme ein Werkzeug ordnungsgemäß gespannt ist.
Ansonsten ist bei der Ausführungsform nach den Fig. 6 und 7 der Spalt zwischen der Spannhülse 125 und der damit drehbar, aber axialfest verbundenen Bedienhülse 125' in der Nähe des vom Maschinengehäuse entfernten Stirnendes mittels eines O-Ringes 136 gegen das Eindringen von Verschmutzungen geschützt.
Wie bei der ersten Ausführungsform ist zum Zentrieren des mit einem Zentrierkonus versehenen Schaftendes der einzusetzenden Werkzeuge die Werkzeugaufnahme 121 in der Tiefe mit einem sich verjüngenden Zentrierkonus 122 ausgerüstet, der allerdings, im Unterschied zu der ersten Ausführungsform, Bestandteil eines in der Tiefe der Werkzeugaufnahme axialbeweglich angeordneten Stößels 134 ist. Dieser Stößel steht mit einem pulsierenden Axialantrieb, etwa einem bei Bohrhämmern vorbekannten Pneumatikantrieb, in Wirkverbindung.
Die alternative Ausführungsform nach den Fig. 6 und 7 ist für den Einsatz von Werkzeugen bestimmt, bei denen, wie bei herkömmlichen Bohrhämmern, die von einem am Schaftende angeordneten Zentrierkonus beabstandet umlaufende Ringnut eine Breitenerstreckung aufweist, die größer ist als die axiale Eingriffstiefe der Rastkugeln 124 in der Verriegelungsposition.
Bei der in den Fig. 6 und 7 veranschaulichten Ausführungsform handelt es sich somit um einen Akkuschrauber, der auch als Bohrhammer einsetzbar ist und bei mittels eines Pneumatikantriebs oder in anderer Weise pulsierend angetriebenem Stößel 134 im Rahmen der Breitenerstreckung der im Schaft eines entsprechenden Werkzeugs angeordneten Ringnut eine einer Drehbewegung überlagerte Axialbewegung eines gespannten Werkzeugs ermöglicht.
Die in den Fig. 8 bis 10 veranschaulichte Ausführungsform unterscheidet sich von der vorstehend in Verbindung mit den Fig. 6 und 7 erläuterten Ausführungsform dadurch, daß die auf dem Gehäusestutzen 132 aufgenommene Betätigungshülse 125" keine mit Ringnuten des Gehäusestutzens zusammenwirkenden Rastnocken besitzt, sondern die Betätigungshülse 125" ist in der in Fig. 8 gezeigten Verriegelungsposition axial arretierbar. Die mit der Spannhülse 125 axial fest verbundene Betätigungshülse 125'' ist mit drei unter gleichen Winkelabständen über den Umfang verteilt angeordneten Führungskugeln 140 ausgerüstet, die in Querausnehmungen 141 der Betätigungshülse aufgenommen sind und unter Federkraftbeaufschlagung in ebenfalls gleichmäßig über den Umfang des Gehäusestutzens 132' verteilt angeordnete Führungsnuten 142 eingreifen. Diese Führungsnuten verlaufen über einen der Axialbewegung der Betätigungshülse 125" von der zurückgezogenen Entriegelungsstellung in die vorgeschobene Verriegelungsposition entsprechenden Längenabschnitt axial und knicken dann unter Ausbildung von Arretierungsabschnitten 143 rechtwinklig in Umfangsrichtung ab. Dadurch ist die Betätigungshülse 125" in der Verriegelungsstellung durch Drehung gegenüber dem Gehäusestutzen 132 axial arretierbar, weil infolge dieser Drehung die Führungskugeln 140 in die Arretierungsabschnitte 143 gelangen.
Bei der in den Fig. 11 und 12 veranschaulichten Ausführungsform sind wiederum für gleiche Teile wie in den Fig. 1 bis 3 die gleichen Bezugszeichen verwendet, jedoch um 200 erhöht.
Wie bei der Ausführungsform nach den Fig. 6 und 7 ist auf dem vorderen Teil eines Aufnahmezapfens 220 mit den in Radialausnehmungen 223 aufgenommenen Rastkugeln 224 eine Spannhülse 225 axial beweglich gelagert und axialfest, aber drehbar mit einer Betätigungshülse 225' verbunden, die ihrerseits auf einem den Aufnahmezapfen 220 auf einem Teil seiner Länge erstreckenden und vom Gehäuse 211 vorstehenden Gehäusestutzen 232 drehfest, aber axial verschieblich gelagert ist. Der Betätigung der Spannhülse 225 zwischen ihrer Verriegelungsposition, in der die Rastkugeln 224 in die Sechskant-Längsausnehmung 221, welche die in der Tiefe von einem Spannkonus 222 abgeschlossene Werkzeugaufnahme bildet, und einer vorgeschobenen Entriegelungslage, in der die Rastkugeln 224 radial ausweichen können, dient ein doppelt wirkender Magnet 235, der an einer auf dem vom Gehäuse 211 mit dem Stellring vorstehenden und den Aufnahmezapfen 220 auf einem Teil seiner Längenerstreckung konzentrisch umschließenden Gehäusestutzen 232 aufgenommenen Betätigungsring 225 angreift. Dieser Magnet kann doppelt wirkend ausgebildet sein oder die Spannhülse 225 gegen die Wirkung einer Rückstellfeder in eine ihrer Endlagen betätigen.
Im Unterschied zu den Ausführungsformen nach den Fig. 1 bis 10 ist bei der Ausführungsform nach den Fig. 11 und 12 die Werkzeugaufnahme mit der auf dem Aufnahmezapfen bzw. einem Gehäusevorsprung aufgenommenen Werkzeugspanneinrichtung innerhalb einer Gehäuseabdeckung 236 aufgenommen, die sich vom Maschinengehäuse 211 mit dem Stellring axial forterstreckt und die Werkzeugaufnahme und die Werkzeugspanneinrichtung umschließt.

Claims

Drehmaschine etwa in Form einer Handbohrmaschine, einer Schlagbohrmaschine, eines Bohrhammers oder eines Akkuschraubers, mit einem innerhalb eines Maschinengehäuses (111, 211) aufgenommenen Antriebsmotor und einer mit diesem wirkverbundenen, aus dem Maschinengehäuse (111, 211) herausgeführten Antriebswelle (18, 118, 218), und mit einer eine Werkzeugspanneinrichtung aufweisenden Werkzeugaufnahme zum lösbaren Kuppeln eines Bohrers, Schraubendreherbits oder eines ähnlichen Werkzeugs mit der Antriebswelle, wobei die Werkzeugaufnahme mit der Werkzeugspanneinrichtung unmittelbar in die Drehmaschine integriert ist, indem sich eine Mehrkant-Längsausnehmung (21, 121, 221), insbesondere eine Sechskant-Ausnehmung, in die Antriebswelle (18, 118, 218) von deren abtriebseitigem Ende hineinerstreckt, wobei auf dem die Werkzeugaufnahme aufweisenden Abschnitt der Antriebswelle als Werkzeugspanneinrichtung eine Spannhülse (25,25', 125, 225) aufgenommen ist, mittels der zumindest ein in einer den Mantel der Werkzeugaufnahme durchbrechenden Radialausnehmung aufgenommenes Verrastungselement (24, 124, 224) in eine radial in die Werkzeugaufnahme vorstehende Verriegelungsposition betätigbar und zum radialen Ausweichen in eine Entriegelungslage freigebbar ist, und wobei die Spannhülse als zwischen der Verriegelungsposition und der Entriegelungslage axial betätigbare Schiebehülse (25, 125, 225) ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Spannhülse mit einer am Maschinengehäuse (111, 211) drehfest, aber axialbeweglich geführten Betätigungshülse (125', 225') axialfest, aber gegenüber letzterer drehbeweglich, verbunden ist, wobei die Betätigungshülse (125', 225') auf einem vom Maschinengehäuse (111, 211) vorstehenden, einen von der Antriebswelle vorstehenden Aufnahmezapfen (120, 220) der Werkzeugaufnahme auf einem Teil seiner Längenerstreckung umgebenden Gehäusestutzen (132, 232) axial verschiebbar aufgenommen und in der Verriegelungsposition axial festlegbar ist.
Drehmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die als Mehrkant-Längsausnehmung in die Antriebswelle bzw. den Aufnahmezapfen (20, 120, 220) hineinerstreckende Werkzeugaufnahme (21, 121, 221) in der Tiefe von einem sich verjüngenden Zentrierkonus (22, 122, 222) zum Abstützen und Zentrieren eines einen angepaßten Gegenkonus aufweisenden Werkzeugschaftendes begrenzt ist.
Drehmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als mittels der Spannhülse (25, 25', 125, 225) zwischen einer Verriegelungsposition und einer Entriegelungslage betätigbare Spannelemente drei Rastkugeln (24, 124, 224) dienen, die in den Mantel des Aufnahmezapfens (20, 120, 220) der Werkzeugaufnahme in der Nähe seines freien Stirnendes durchbrechenden und gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordneten Radialausnehmungen (23, 123, 223) aufgenommen sind.
Drehmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannhülse (25, 25', 125, 225) mit Rastvorständen (26, 26', 126, 226) zum Betätigen und Arretieren der Rastkugeln (24, 124, 224) in ihre/ihren Verriegelungspositionen versehen ist und daß die Rastvorstände als den Rastkugeln angepaßte Kugelkalotten ausgebildet sind.
Drehmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastvorstände (26') der Spannhülse (25') an Federfingern (38) angeordnet sind, die von der Spannhülse (25') axial vorstehen, und daß die radiale Bewegbarkeit der Federfinger (38) durch Anschlagmittel (39) begrenzt ist.
Drehmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiebehülse (25) unmittelbar auf dem Aufnahmezapfen (20) der Werkzeugaufnahme gelagert ist.
Drehmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Spannhülse (125) axial festverbundene Betätigungshülse (125") mit wenigstens einem über die Kontaktfläche mit dem Gehäusestutzen (132') vorstehenden Führungsvorsprung (140) versehen ist und letzterer in eine sich im Gehäusestutzen (132') erstreckende Führungsnut (142) eingreift, an die sich ein in Umfangsrichtung verlaufender Arretierungsabschnitt (143) anschließt, der in der Verriegelungsstellung eine begrenzte Drehung der Betätigungshülse (125'') gegenüber dem Gehäusestutzen (132) zuläßt, wobei der Führungsvorsprung (140) in den Arretierungsabschnitt (143) gelangt und dadurch eine axiale Arretierung der Betätigungshülse (125") vermittelt.
Drehmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der drehfesten Axialführung der Schiebehülse (125) und/oder der damit drehbar, aber -axialfest verbundenen Betätigungshülse (125') elektrische Kontakte (134, 135) zugeordnet sind, die ein Einschalten der Drehmaschine nur bei einem in der Werkzeugaufnahme gespannten Werkzeug zulassen.
Drehmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Verschiebbarkeit der Schiebehülse (25, 125) durch wenigstens einen jeweils in der Verriegelungsposition und in der Entriegelungslage in eine Rast eingreifenden federnden Rastnocken (28, 128) begrenzt ist.
Drehmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Rasten, in die in den jeweiligen Endlagen der Schiebehülse (25, 125) der Rastnocken (28, 128) eingreift, um axial voneinander beabstandet in den Aufnahmezapfen (20) bzw. in einen letzteren umgebenden sowie die Betätigungshülse drehfest lagernden Gehäusestutzen (132) radial eingestochene Rastnuten handelt.
Drehmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiebehülse (225) mittels eines ggf. doppelt wirkend ausgebildeten Elektromagneten (235) betätigbar ist, der an der axialfest, aber drehbeweglich mit der Schiebehülse verbundenen Betätigungshülse (225') angreift.
Drehmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigung der Schiebehülse (225) mittels des Elektromagneten (235) in eine ihre Endlagen gegen die Wirkung einer Rückstellfeder erfolgt.
Drehmaschine nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmezapfen (220) der Werkzeugaufnahme mit der Werkzeugspanneinrichtung von einer mit dem Maschinengehäuse (211) verbundenen Gehäuseabdeckung (236) übergriffen ist.
Drehmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrkant-Längsausnehmung (121) in der Tiefe von einem axialbeweglich in der Antriebswelle aufgenommenen, hülsenartig ausgebildeten Stößel (134) begrenzt ist, der auf der zur Werkzeugaufnahme hinweisenden Seite einen Zentrierkonus (122) aufweist sowie mit einem pulsierend arbeitenden Axialantrieb, insbesondere einem Pneumatikantrieb, wirkverbunden ist.