GEBIET DER ERFINDUNG
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkzeugaufnahme, insbesondere für schlagende
Werkzeugmaschinen, z.B. bohrmeißelnde Werkzeugmaschinen, welche per Hand geführt werden
können.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
[0002] Die erfindungsgemäße Werkzeugaufnahme hat eine Aufnahmehülse, die längs einer Arbeitsachse
einen gerad-prismatischen oder zylindrischen Hohlraum zum Aufnehmen eines Werkzeugs
und ein Langloch zum Aufnehmen eines Verriegelungskörpers aufweist. Eine parallel
zur Arbeitsachse verlaufende Nut ist an einer Innenfläche der Aufnahmehülse vorgesehen.
Die Nut ist das Langloch an der Innenfläche längs der Arbeitsachse verlängernd angeordnet.
Die Aufnahmehülse erweist sich erstaunlicherweise trotz der lokal dünneren Wand als
beständiger gegenüber den Schlagbelastungen ausgeübt durch schlagende Komponenten
des Schlagwerks und des rückprallenden Werkzeugs.
[0003] Das Langloch kann einen geschlossenen Rand gebildet aus zwei in konstantem Abstand
gegenüberliegenden Längsseiten und zwei das Langloch längs der Arbeitsachse abschließender
Abschlussseiten aufweisen. Das Langloch hat in einer Richtung, Längsrichtung genannt,
seine größte Abmessung. Die Längsseiten sind zu der Längsrichtung parallel, z.B. auch
parallel zu der Arbeitsachse, folglich in konstanten Abstand. Die anderen Abschnitte
des Rands, welche nicht-parallel zu der Längsrichtung sind, sind den Abschlussseiten
zugehörig. Der Übergang zwischen Längsseiten und Abschlussseiten ist durch eine Änderung
der Neigung gegenüber der Arbeitsachse erkennbar, z.B. sind die Längsachsen parallel
und daher nicht gegenüber über der Arbeitsachse geneigt, die Abschlussseiten hingegen
sind über ihre gesamte Länge in unterschiedlichem Grad, bis zu senkrecht, gegenüber
der Arbeitsachse geneigt. Die Nut hat eine offene Seite, die an eine der Abschlussseiten
angrenzt.
[0004] Eine Ausgestaltung sieht vor, dass ein Nutboden der Nut senkrecht zu einer bezogen
auf die Arbeitsachse radialen Richtung ist.
[0005] Eine Ausgestaltung sieht vor, dass der Hohlraum mit mehreren zur Arbeitsachse parallel
verlaufenden Kanten prismatisch ist, und jede der Längsnuten an einer einer der Kanten
entsprechenden Winkelpositionen angeordnet ist. Die Längsnut längs der Arbeitsachse
kann kürzer als die eine der Kanten sein. Die Nut verbreitert die Kante lokal in Umfangsrichtung.
[0006] Eine Ausdehnung längs der Arbeitsachse wenigstens einer der Abschlussseiten kann
geringer als die Hälfte des konstanten Abstands der gegenüberliegenden Längsseiten
sein. Die wenigstens eine Abschlussseite ist gegenüber einem die Längsseiten verbindenden
Halbkreis abgeflacht.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
[0007] Die nachfolgende Beschreibung erläutert die Erfindung anhand von exemplarischen Ausführungsformen
und Figuren. In den Figuren zeigen:
Fig. 1 einen Meißelhammer,
Fig. 2 eine Werkzeugaufnahme,
Fig. 3 bis Fig. 6 eine Aufnahmehülse,
Fig. 7 bis Fig. 9 eine weitere Aufnahmehülse.
[0008] Gleiche oder funktionsgleiche Elemente werden durch gleiche Bezugszeichen in den
Figuren indiziert, soweit nicht anders angegeben.
AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
[0009] Fig.1 1 zeigt schematisch einen Meißelhammer
1 als Beispiel für eine meißelnde Handwerkzeugmaschine. Der Meißelhammer
1 hat eine Werkzeugaufnahme
2, die einen Meißel
3 aufnimmt und längs einer Arbeitsachse
4 geführt lagert. Ein Schlagwerk
5 treibt den Meißel
3 längs der Arbeitsachse
4 in Schlagrichtung
6 in einen Untergrund oder ein Werkstück. Das Schlagwerk
5 wird durch einen Motor
7, z.B. einen Elektromotor, angetrieben. Ein beispielhaftes pneumatisches Schlagwerk
5 hat einen Erreger
8, den ein von dem Motor 7 angetriebener Exzenter
9 periodisch längs der Arbeitsachse
4 hin- und her bewegt. Ein Schläger
10 ist über eine pneumatische Kammer
11 an den Erreger
8 angekoppelt und folgt verzögert dessen Bewegung. In Schlagrichtung
6 stößt der Schläger
10 unmittelbar auf ein Schaftende
12 des Meißels
3 oder mittelbar über einen Zwischenschläger
13 auf das Schaftende
12. Das Schlagwerk
5 ist in einem Maschinengehäuse
14 angeordnet. Ein Anwender kann den Meißelhammer
1 mittels eines oder zweier Handgriffe
15 führen, welche starr oder gedämpft mit dem Maschinengehäuse
14 verbunden sind. Ein Anwender kann den Meißelhammer
1 durch Betätigen eines Hauptschalters 16 in Betrieb nehmen.
[0010] Fig. 2 zeigt Details der Werkzeugaufnahme
2 in einem Vollschnitt. Die beispielhaft dargestellte Werkzeugaufnahme
2 ist zur Aufnahme für den Meißel
3 oder andere Werkzeuge mit einem prismatischen Schaftende
12 ausgelegt. Eine Aufnahmehülse
20 hat einen Hohlraum
21, in den das Schaftende
12 längs der Arbeitsachse
4 eingeschoben werden kann. Drei Langlöcher
30 durchbrechen eine radiale Wand
31 der Aufnahmehülse
20. In die Langlöcher
30 ist von radial Außen jeweils eine Kugel
32 oder ein anders gestaltetes Verriegelungselement eingesetzt. Die Kugeln
32 ragen teilweise in den Hohlraum
21 und können in eine Verriegelungsnut eines eingesetzten Schaftendes
12 eingreifen und dieses in der Werkzeugaufnahme
2 gegen ein Herausfallen sichern. Eine Verriegelungshülse
33 umschließt in radialer Richtung die Kugeln
32 und sperrt diese an einem Ausrücken aus dem Hohlraum
21. Gegen eine Rückstellkraft eine Feder
34 kann die Verriegelungshülse
33 verschoben werden, wodurch ein Freiraum angrenzend an die Kugel
32 geöffnet wird, in welchen die Kugel
32 zum Ausrücken aus dem Hohlraum
21 ausweichen kann.
[0011] Eine Aufnahmehülse
20 der Werkzeugaufnahme
2 ist in einer Seitenansicht in Fig. 3, in einem Längsschnitt in der Ebene IV-IV in
Fig. 4 und zwei Querschnitten in der Ebene V-V in Fig. 5 und in der Ebene VI-VI in
Fig. 6.
[0012] Die Aufnahmehülse
20 hat zur Arbeitsachse
4 parallele Innenflächen
35, die den prismatischen Hohlraum
21 begrenzen. Ein Querschnitt des Hohlraums
21 ist dem Querschnitt des aufzunehmenden Schaftendes
12 des Meißels
3 ähnlich nachgebildet. In dem dargestellten Beispiel hat der Hohlraum
21 einen regelmäßig sechseckigen Querschnitt. Die beispielhaft sechs ebenen Innenflächen
35 liegen an dem Meißel
3 an und sichern diesen Meißel
3 gegen ein Drehen um die Arbeitsachse
4. Ein geringes Spiel zwischen dem Schaftende
12 und den Innenflächen
35 ermöglicht eine längs der Arbeitsachse
4 geführte Bewegung des Schaftendes
12 in der Aufnahmehülse
20 der Werkzeugaufnahme
2. Der prismatische Hohlraum
21 hat zur Arbeitsachse
4 parallele Kanten
36, welche abgerundet sein können. Eine Länge
37 des Hohlraums
21 längs der Arbeitsachse
4 ist vorzugsweise wenigstens dreimal größer als ein Durchmesser 38 des Hohlraums
21.
[0013] Anstelle eines sechseckigen Querschnitts kann der Hohlraum auch eine kreisförmigen
Querschnitt zur Aufnahme von zylindrischen Schaftenden aufweisen. Die Aufnahmehülse
kann hierbei in den Hohlraum ragende Zapfen oder Stege aufweisen, welche ein Drehen
des Schaftendes in der Werkzeugaufnahme unterbinden. Es können auch genau ein oder
zwei Langlöcher vorgesehen sein.
[0014] An den prismatischen Hohlraum
21 kann sich längs der Arbeitsachse
4 eine Führung
39 für den Zwischenschläger
13 anschließen. Die Führung
39 hat zweckmäßigerweise einen geringeren Durchmesser als der prismatische Hohlraum
21 und kann für das Schaftende
12 eine Anschlagfläche
40 entgegen der Schlagrichtung
6 bilden.
[0015] Die Aufnahmehülse
20 ist von den ein oder mehreren, in dem dargestellten Beispiel drei, Langlöchern
30 durchbrochen. Die Langlöcher
30 öffnen den Hohlraum
21 in radialer Richtung, senkrecht zur Arbeitsachse
4. Die Langlöcher
30 sind längs der Arbeitsachse
4 beabstandet von einer vorderer Stirnseite
41 und einer hinteren Stirnseite
42 des Hohlraums
21 angeordnet und somit in beide Richtungen längs der Arbeitsachse
4 geschlossen. Ein Abstand zu der vorderen Stirnseite
41 und der hinteren Stirnseite
42 ist größer als 50 % der Länge
37 des Hohlraums
21. Die drei Langlöcher
30 können an verschiedenen Winkelpositionen um die Arbeitsachse
4 angeordnet sein, in dem dargestellten Beispiel sind die Langlöcher
30 um äquidistante Winkel
43 um die Arbeitsachse
4 gedreht vorgesehen. Längs der Arbeitsachse
4 sind die Langlöcher
30 vorzugsweise auf gleicher Höhe angeordnet. Bei dem beispielhaft dargestellten prismatischen
Hohlraum
21 sind die Langlöcher
30 entlang der Kanten
36 des Hohlraums
21 angeordnet. Jedes der Langlöcher
30 ist vorzugsweise an einer einer Kante
36 entsprechenden Winkelposition angeordnet, so dass die Langlöcher 30 die jeweiligen
Kanten
36 unterbrechen.
[0016] Vorzugsweise sind alle Langlöcher
30 gleich ausgebildet, weshalb nachfolgend nur ein Langloch
30 exemplarisch beschrieben ist. Das Langloch
30 hat längs der Arbeitsachse
4 eine größere Abmessung als entlang der Oberfläche der Aufnahmehülse
20 in Umfangsrichtung
44 um die Arbeitsachse
4, der Unterschied liegt beispielsweise im Bereich von 0,5 cm bis 3 cm. Die Abmessung
in Umfangsrichtung
44 entspricht im Wesentlichen einem Durchmesser der Kugel
32, um diese zu führen, während die größere Abmessung längs der Arbeitsachse
4 der Kugel
32 eine Bewegung längs der Arbeitsachse
4 ermöglicht. Das Langloch
30 hat einen mittleren Abschnitt
45, der den Verriegelungskörper, z.B. die Kugel
32, bei einer Bewegung längs der Arbeitsachse
4 führt. Seitenflächen
46 des mittleren Abschnitts
45 können Segmente eines Zylindermantels sein, welche parallel zu einer Bewegungsbahn
der Kugel
32, z.B. parallel zu der Arbeitsachse
4, ausgerichtet sind. Das Langloch
30 ist in Schlagrichtung
6 durch ein vorderes Endstück
47 und entgegen der Schlagrichtung
6 durch ein hinteres Endstück
48 abgeschlossen. Das vordere Endstück
47 kann eine zur Arbeitsachse
4 senkrechte, ebene Fläche
49 aufweisen. Die Kugel
32 kann an dieser Fläche
49 nur punktuell anliegen.
[0017] Die nachfolgenden Betrachtung der Geometrie des Langlochs
30 beschränkt sich auf dessen Rand
50 unter Vernachlässigung einer Tiefe des Langlochs
30 oder einer Wandstärke
51 der Aufnahmehülse
20. Der Rand
50 ist die Form des Langlochs
30 an einer radialen Außenfläche
52 der Aufnahmehülse
20. Für eine weitere Beschreibung des Randes
50 kann eine Schnittebene 53 durch die Aufnahmehülse
20 herangezogen werden, welche senkrecht zu einer radialen Richtung
52 der Aufnahmehülse
20 ist. Die Schnittebene
53 ist durch die in Umfangsrichtung
44 äußersten Punkte gelegt, um die maximale Abmessung in Umfangsrichtung
44 abzubilden. In der Schnittebene
53 liegen vorzugsweise die längs der Arbeitsachse
4 am weitesten vorstehenden Punkte des Verriegelungskörpers, z.B. der Kugel
32. Eine nahezu analoge Beschreibung des Randes
50 nutzt eine Projektion des Langlochs
30 auf eine zylindrische Projektionsfläche, welche konzentrisch zu der Arbeitsachse
4 angeordnet ist.
[0018] Der geschlossene Rand
50 des Langlochs
30 setzt sich vollständig aus zwei Längsseiten
54, einer vorderen Abschlussseite
55 und einer hinteren Abschlussseite
56 zusammen. Die Längsseiten
54 sind die Abschnitte des Randes
50, welche zueinander in einem in Umfangsrichtung
44 konstanten Abstand
57 angeordnet sind. Die gegenüberliegenden Längsseiten
54 sind in jedem Schnitt senkrecht zur Arbeitsachse
4 gleich weit voneinander entfernt. Bereiche des Randes
50, welche in einem Schnitt senkrecht zur Arbeitsachse
4 in einem anderen Abstand zueinander angeordnet sind, insbesondere einem geringeren
Abstand, sind der vorderen Abschlussseite
55 oder der hinteren Abschlussseite
56 zugeordnet. Die Längsseiten
54 können Teile der zylindrischen Segmente des mittleren Abschnitts
45 sein. In der vorliegend dargestellten Ausführungsform sind die Längsseiten
54 geradlinig und parallel zu der Arbeitsachse
4 orientiert. Die Längsseiten
54 begrenzen das Langloch
30 im wesentlichen in Umfangsrichtung
44. Die Längsseiten
54 dienen der Führung der Kugeln 32 längs der Arbeitsachse
4.
[0019] Die vordere Abschlussseite
55 berührt die beiden in Schlagrichtung
6 weisenden, vorderen Enden der Längsseiten
54, die hintere Abschlussseite
56 berührt die beiden entgegen die Schlagrichtung
6 weisenden, hinteren Enden der Längsseiten
54. Die Abschlussseiten
56 schließen das Langloch
30 im Wesentlichen längs der Arbeitsachse
4 ab. Die Abschlussseiten
56 haben keine halbkreisförmige Form. Die Kugel
32 berührt anliegend an der Abschlussseite
55 nur eine Mitte der Abschlussseite
56. Die Abschlussseiten
56 sind verglichen zu einem die Längsseiten
54 verbindenden halbkreisförmigen Abschluss des Langlochs
30 längs der Arbeitsachse
4 gestaucht. Eine Abmessung
58 der Abschlussseiten
55 längs der Arbeitsachse
4 ist geringer als die Hälfte des Abstands
57 zwischen den Längsseiten
54. Die beispielhafte Abschlussseite
55 hat einen längs der Umfangsrichtung
44 geradlinigen Abschnitt
59. Der geradlinige Abschnitt
59 verbindet die beiden gegenüberliegenden Längsseiten
54 auf die kürzeste Weise. Die Länge
60 des geradlinigen Abschnitts
59 kann wenigstens 60 %, z.B. wenigstens 80 % des Abstandes
57 zwischen den Längsseiten
54 entsprechen. Gebogene Abschnitte 61 der Abschlussseite
55 schließen den geradlinigen Abschnitt
59 an die Längsseiten
54 an.
[0020] An den Innenflächen
35 der Aufnahmehülse
20 können Längsnuten
70 vorgesehen sein, die in gleichen Winkelpositionen um die Arbeitsachse
4 wie die Langlöcher
30 angeordnet sind und parallel zur Arbeitsachse
4 verlaufen. Jede der Längsnuten
60 ist an einer einer Kante
36 entsprechenden Winkelpositionen angeordnet. Die Anzahl der Längsnuten
60 stimmt mit der Anzahl der Langlöcher
30 überein, welche größer als die Zahl der Kanten
36 des prismatischen Hohlraums sein können. Die Längsnut
70 kann längs der Arbeitsachse
4 in beide Richtung über das Langloch
30 hinausragen. Die Längsnuten
70 verlaufen durch die Langlöcher
30, und sind somit durch die Langlöcher
30 unterbrochen. Ein in Schlagrichtung
6 weisendes, vorderes Ende
71 der Längsnut
70 ist in Schlagrichtung
6 zu der vorderen Abschlussseite
55 des Langlochs
30 versetzt und ein entgegen der Schlagrichtung
6 weisendes, hinteres Ende
72 der Längsnut
70 ist entgegen der Schlagrichtung
6 zu der hinteren Abschlussseite
56 des Langlochs
30 versetzt. Die Längsnut
70 verläuft durch die beiden Abschlussseiten
55, 56. Das hintere Ende
72 reicht vorzugsweise von der hinteren Stirnseite
42 des Hohlraums
21 bis zu dem Langloch
30. Das vordere Ende
71 ist vorzugsweise von der vorderen Stirnseite
41 des Hohlraums
21 deutlich beabstandet. Ein Abstand der vorderen Stirnseite
41 von dem vorderen Ende
71 ist beispielsweise länger als das vordere Ende
71 selbst, d.h. seine Abmessung längs der Arbeitsachse
4. Eine andere Ausführungsform sieht vor, dass die Längsnut
70 nur mit einer Abschlussseite
55, 56 überlappt. Die Längsnut
70 besteht somit nur aus einem vorderen Ende
71 oder einem hinteren Ende
72. Eine offene Seite
73 der Längsnut
71, 72 grenzt an die Abschlussseite
55, 56 an. Eine Breite
74, d.h. Abmessung in Umfangsrichtung, der Längsnut
70 entspricht beispielsweise der Länge
60 des geradlinigen Abschnitts
59 der Abschlussseiten
55, 56.
[0021] Ein Nutboden
75 der Längsnut
70 ist vorzugsweise eben und senkrecht zu einer radialen Richtung
76. Die radiale Richtung
76 ist auf die Arbeitsachse
4 bezogen. Eine
[0022] Winkelabmessung des Nutbodens
75 in Umfangsrichtung
44 ist wenigstens doppelt so groß wie eine Winkelabmessung der gerundeten Kante
36. Die Kanten
36 sind nur mit einer konvexen Krümmung ausgebildet, vorzugsweise mit einem einzigen
Krümmungsradius und gehen tangential in die benachbarten ebenen Innenflächen
35 über. Die Kanten
36 liegen vollständig innerhalb eines Prismas, das anstelle der gerundeten Kanten
36 linienförmige Kanten aufweist. Die Längsnuten
70 schneiden das Prisma und liegen wenigstens teilweise außerhalb des Prismas. Eine
Tiefe der Längsnuten
70 ist geringer als eine Wandstärke 51 der Wand
31 der Aufnahmehülse
20 und beträgt beispielsweise 5 % bis 50 % der Wandstärke
51. Die Tiefe kann beispielsweise derart gewählt sein, der Nutboden
75 tangential zu der Kante
36 ist. Ein Abstand
77 in radialer Richtung
76 der Kante
36 zu der Arbeitsachse
4 ist gleich einem Abstand
78 des Nutbodens
75 zu der Arbeitsachse
4.
[0023] Die Längsnuten
70 werden vorzugsweise durch Umformen, z.B. Fließpressen, ausgebildet, alternativ spanend
hergestellt. Die Langlöcher
30 können mittels eines Fräskopfes in die Aufnahmehülse
20 durch die zuvor geformten Längsnuten
70 gefräst werden.
[0024] Fig. 7 und Fig. 8 zeigen eine Aufnahmehülse
20 mit einem weiteren Langloch
80. Das Langloch
80 hat einen mittleren Abschnitt
81 mit zu der Arbeitsachse
4 parallel ausgerichteten Flächen
82 zum Führen der Kugel
32. Die Flächen
82 können Segmente einer Zylindermantelfläche sein. An das Mittelstück
81 schließt sich in Schlagrichtung
6 ein vorderes Endstück
83 und entgegen der Schlagrichtung
6 ein hinteres Endstück
84 an. Das vordere Endstück
83 hat eine zur Arbeitsachse
4 senkrecht ausgerichtete ebene Stirnfläche
85. Ein Rand
86 des Langlochs
80 an der Außenfläche
52 des Aufnahmehülse
20 besteht aus zwei gegenüberliegenden Längsseiten
87 gebildet durch das zylindrische Mittelstück
81 und einer vorderen Abschlussseite
88 und einer hinteren Abschlussseite
89. Die vordere Abschlussseite
88 ist zumindest abschnittsweise abgeflacht und nicht halbkreisförmig.
[0025] Fig. 9 zeigt einen Teilschnitt parallel zu der Arbeitsachse
4 und durch das Langloch
80. Eine Nut
90 ist in die Wand
31 in axialer Verlängerung zu dem Langloch
80 eingebracht. Die beispielhafte Nut
90 hat einen vorderes Ende
91, welches über das Langloch
80 in Schlagrichtung
6 hinausragt, und ein hinteres Ende
92, welches über das Langloch
80 entgegen der Schlagrichtung
6 hinausragt. Ein Nutboden
93 der Nut
90 ist eben und senkrecht zu der radialen Richtung
76, d.h. tangential zu einem zu der Arbeitsachse
4 virtuellen koaxialem Zylinder.
[0026] Die Nut
90 verläuft entlang einer der Kanten
36. Eine Tiefe der Nut
90, d.h. ihre Abmessung in radialer Richtung
76, ist vorzugsweise so gewählt, dass ein Abstand des Nutbodens
93 zu der Arbeitsachse
4 gleich einem Abstand der Kante
36 zu der Arbeitsachse
4 ist. Die Nut 90 verbreitert die gerundete Kante
36 in Umfangsrichtung
44 zu einer ebenen Facette. Die Nut
90 ist längs der Arbeitsachse
4 kürzer als die Kante
36.