[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkzeugaufnahmevorrichtung für einen Bohr-
oder Meißelhammer, umfassend einen rohrförmigen Werkzeugaufnahmekörper für ein Werkzeug,
an dessen Endanschlag ein koaxial rückwärtig angeordneter Schlagstößel eines Schlagwerks
vorgesehen ist, wobei der rohrförmige Werkzeugaufnahmekörper mit einem dessen Wandbereich
radial durchdringenden Verriegelungsmechanismus zusammenwirkt, dessen entlang des
Umfangs des Werkzeugaufnahmekörpers angeordnete und per Feder in der verriegelten
Stellung gehaltenen Klinkenelemente oder dergleichen mittels einer äußeren Stellhülse
durch Axialverschiebung entgegen der Federwirkung in die entriegelte Stellung zur
Entnahme des eingesteckten Werkzeugs überführbar sind.
[0002] Das Einsatzgebiet der Erfindung erstreckt sich vornehmlich auf handgehaltene Bohr-oder
Meißelhämmer, welche mit einem elektromotorischen Antrieb ausgestattet sind. Derartige
Elektrohandwerkzeugmaschinen erzeugen über ein mechanisches Schlagwerk eine linear
alternierende Arbeitsbewegung, also eine Hin- und Herbewegung zur Beaufschlagung des
Werkzeugs, welches im Falle eines Meißelhammers als Stemmmeißel und im Falle eines
Bohrhammers als Schlagbohrer zur Bearbeitung von vorzugsweise mineralischen Werkstoffen
- wie Stein, Beton und dergleichen - ausgebildet ist. Eine ein Werkzeug schlagend
antreibbare Elektrohandwerkzeugmaschine weist gewöhnlich infolge einer Wechselwirkung
mit dem Werkstück und dem Hand-Arm-System des Bedieners sowie der internen Massen-
und Steifigkeitsverteilung ein komplexes Schwingungsverhalten auf, welches weitestgehend
zu unterdrücken ist.
[0003] Im Rahmen der hier interessierenden Elektrohandwerkzeugmaschinen dienen Werkzeugaufnahmen
in erster Linie der Fixierung und Führung der Bohr- oder Meißelwerkzeuge in diesen
Maschinen. Dabei überträgt die Werkzeugaufnahme Drehmomente auf das Werkzeug, gewährleistet
das Weiterleiten von Schlagimpulsen vom Schlagwerk auf das Werkstück durch Zulassen
von begrenzten Axialbewegungen und verhindert das ungewollte Herausfallen des Werkzeugs
aus der Maschine. Die erfindungsgegenständliche Werkzeugaufnahmevorrichtung ist insbesondere
durch die Schlagwerksimpulse mit hoher Frequenz einer besonders großen dynamischen
Schwingbelastung ausgesetzt.
Stand der Technik
[0004] Aus der
DE 100 43 416 A1 geht eine gattungsgemäße Werkzeugaufnahmevorrichtung hervor. Diese besteht im Wesentlichen
aus einem rohrförmigen Werkzeugaufnahmekörper für das Werkzeug, welches rückwärtig
vom Schlagwerk beaufschlagt wird. Ein Verriegelungsmechanismus für das entsprechende
Aufnahmenuten aufweisende Werkzeug umfasst mindestens ein Verriegelungselement, das
von einer Verriegelungshülse zur Gewährleistung eines Formschlusses niedergehalten
wird. Jedes Verriegelungselement wird über eine Druckfeder in der verriegelten Stellung
gehalten und mittels einer äußeren Stellhülse ist per Axialverschiebung eine Überführung
des Verriegelungsmechanismus in die entriegelte Stellung durchführbar, in welcher
ein eingestecktes Werkzeug aus dem rohrförmigen Werkzeugaufnahmekörper wieder entfernbar
ist. Zur Schwingungsdämpfung im Bereich des Verriegelungsmechanismus kommt ein aus
einem Elastomermaterial bestehendes ringförmiges Dämpfungselement zum Einsatz, welches
stirnseitig der Verriegelungshülse angeordnet ist.
[0005] In den Fällen, in welchen Werkzeuge durch Schlagimpulse des Schlagwerks beschleunigt
werden, diese Schlagenergie jedoch nicht an ein Werkstück weitergegeben werden kann,
spricht man von sogenannten Werkzeugleerschlägen. Diese Werkzeugleerschläge entstehen
also, wenn das Werkzeug nicht auf die Oberfläche des Werkstücks einwirkt. Bei Werkzeugleerschlägen
können durch Versagen des Verriegelungsmechanismus eingesteckte Werkzeuge die Maschine
mit hoher Geschwindigkeit verlassen. Gegen das Herausfallen eines Werkzeugs aus der
Werkzeugaufnahmevorrichtung sind die Verriegelungselemente vorgesehen, welche normalerweise
in axial ausgerichteten Langlöchern des rohrförmigen Werkzeugaufnahmekörpers angeordnet
sind und in Radialrichtung am Innendurchmesser eines Verriegelungsrings gehalten werden.
Axial werden die Verriegelungselemente mittels Federkraft gegen einen Anschlag in
den Verriegelungsring gedrückt. Dabei tauchen die Verriegelungselemente in geschlossenen
Nuten des Werkzeugeinsteckendes ein, nehmen die Bewegungsenergie vom Werkzeug am Nutende
auf und leiten diese über den Verriegelungsring in den rohrförmigen Werkzeugaufnahmekörper
weiter.
[0006] Die Energie von derartigen Werkzeugleerschlägen wird von einem im Verriegelungsmechanismus
integrierten Dämpfungselement abgefangen. Hierzu ist das Dämpfungselement zwischen
dem Verriegelungsring und einer durch Sprengring gesicherten Anschlagscheibe auf dem
rohrförmigen Werkzeugaufnahmekörper vorgespannt. Der Sprengring fixiert zudem alle
auf der rohrförmigen Werkzeugaufnahme montierten Bauteile.
[0007] Sowohl durch die vom Schlagwerk her resultierenden Vibrationen im normalen Arbeitsbetrieb
als auch durch die Stoßimpulse bei Werkzeugleerschlägen werden ständig Relativbewegungen
des Sprengrings in seiner Fixiernut auf dem Grundkörper generiert, was unter zusätzlicher
Einwirkung von abrasivem Betonstaub zum Verschleiß der Sprengringverbindung führt
und diese letztlich zum Versagen bringen kann.
[0008] Bei jeder reparaturbedingten Demontage der Werkzeugaufnahmevorrichtung muss die Sprengringverbindung
gelöst werden. Da dies nur unter Aufhebung der Vorspannung vom Dämmelement erfolgen
kann, ist dafür ein Spezialwerkzeug erforderlich, welches im Innendurchmesser des
rohrförmigen Werkzeugaufnahmekörpers fixiert werden muss. Bei verschlissenen Werkzeugaufnahmekörpern
sowie feststeckenden oder gebrochenen Werkzeugeinsteckenden ist eine Demontage nur
schwer möglich.
[0009] Aus der
DE 10 2005 000 097 A1 geht eine weitere Werkzeugaufnahmevorrichtung für einen Bohr- oder Meißelhammer hervor,
welche ebenfalls radial versetzbare Verriegelungskörper, hier in Form von Kugelelementen,
umfasst. Diese wirken im verriegelten Zustand mit nach radial außen verriegelnden
Verriegelungsmitteln zusammen, welche mit einer den Verriegelungselementen radial
zugewandten dämpfend ausgebildeten Verriegelungsfläche versehen sind. Diese dämpfende
Verriegelungsfläche kann aus einem Elastomer bestehen, wodurch auch bei stark radial
schwingenden Verriegelungselementen ein dämpfender Kontakt zum Verriegelungsmechanismus
sichergestellt wird. Axial wirkende Dämpfungsmittel sind bei diesem Stand der Technik
dagegen nicht vorgesehen.
[0010] Es werden somit mehrere Bauteile für die Fixierung und Dämpfung des Werkzeugs durch
die Werkzeugaufnahmevorrichtung benötigt, wie insbesondere Sprengring, Anschlagelement
und Dämpfelement.
[0011] Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Werkzeugaufnahmevorrichtung der gattungsgemäßen
Art dahingehend weiter zu verbessern, dass eine effiziente Schwingungsdämpfung mit
wenigen Bauteilen ermöglicht wird.
Offenbarung der Erfindung
[0012] Die Aufgabe wird ausgehend von einer Werkzeugaufnahmevorrichtung für einen Bohr-
oder Meißelhammer gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden
Merkmalen gelöst. Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen
der Erfindung wieder. Hinsichtlich eines eine erfindungsgemäße Werkzeugaufnahmevorrichtung
aufweisenden Bohr- oder Meißelhammers wird auf Anspruch 10 verwiesen.
[0013] Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass an der Außenmantelfläche des
Werkzeugaufnahmekörpers eine Umfangsnut zur direkt formschlüssigen Fixierung eines
Elastomerringelements vorgesehen ist, welches in der verriegelten Stellung direkt
stirnseitig an einem korrespondierenden Verriegelungsring zum formschlüssigen Niederhalten
der Klinkenelemente in der verriegelten Stellung zur Anlage kommt.
[0014] Mit anderen Worten wird erfindungsgemäß ein kompaktes Elastomerringelement geschaffen,
das in einer entsprechend dimensionierten Umfangsnut auf dem rohrförmigen Werkzeugaufnahmekörper
eingesetzt ist und die bisher erforderlichen Bauelemente Sprengring, Dämpfungselement
und Anschlagscheibe ersetzt. Bei Vibrationen und Stoßimpulsen entsteht eine radial
dominierte Kraftkomponente im Elastomerringelement, welche dieses in den Nutgrund
der Umfangsnut drückt und somit ein Herausspringen aus der Umfangsnut verhindert.
Die Dämpfungswirkung des Elastomerringelements realisiert sich hauptsächlich durch
seine Verformung zwischen dem Verriegelungsring und der Umfangsnut im Werkzeugaufnahmekörper
in Richtung der Kraftkomponente. Durch den elastischen Formschluss zwischen Elastomerringelement
und Umfangsnut ist ein zusätzliches Spezialwerkzeug zur Demontage dieser Bauteile
nicht erforderlich. Denn das Elastomerringelement lässt sich in einfacher Weise aus
der Umfangsnut heraushebeln und vom Werkzeugaufnahmekörper abziehen.
[0015] Gemäß einer weiteren die Erfindung verbessernden Maßnahme ist vorgesehen, dass das
Elastomerringelement durch mindestens eine stirnflächenseitige Ringnut im Verriegelungsring
entlang der vorwiegend axialen Bewegungsrichtung geführt wird. Hierdurch besteht ein
weiterer ringförmiger Formschluss zwischen Verriegelungsring und Elastomerringelement.
Vorzugsweise ist das Elastomerringelement im verriegelten Zustand der Werkzeugaufnahmevorrichtung
radial zwischen der Ringnut vom Verriegelungsring und der Umfangsnut des Werkzeugaufnahmekörpers
vorgespannt, um insbesondere Werkzeugleerschläge spielfrei kompensieren zu können.
[0016] Zur funktionsgerechten Montage des Elastomerringelements in die Umfangsnut des rohrförmigen
Werkzeugaufnahmekörpers weist die Umfangsnut eine größere Breite als deren Nuttiefe
auf, wobei ein Herausspringen des Elastomerringelements durch den radialen Formschluss
verhindert wird.
[0017] Eine Montage des Elastomerringelements ist durch Aufschieben auf den Werkzeugaufnahmekörper
bis zum Einrasten in die Umfangsnut möglich. Die Demontage erfolgt durch ein Heraushebeln
des Elastomerelements aus der Umfangsnut des Werkzeugaufnahmekörpers, was durch mindestens
eine, stirnseitig am Elastomerringelement vorgesehene, radial verlaufende Demontagenut
ermöglicht wird.
[0018] Um die radiale Kraftkomponente zwischen dem ringnutbehafteten Verriegelungsring und
dem Elastomerringelement zu priorisieren und somit ein Herausspringen des Elastomerringelements
aus der Umfangsnut des Werkzeugaufnahmekörpers bei Werkzeugleerschlägen zu verhindern,
ist im unbelasteten Zustand ein zumindest teilweise ausgebildeter Axialspalt zwischen
Verriegelungsring und Elastomerringelement vorgesehen.
[0019] Vorzugsweise besteht das Elastomerringelement aus einem hydrierten NBR-Material (NBR
= Nitrile-Butadiene Rubber), welches sich durch eine hohe Standzeit, hohe Temperaturbeständigkeit
und für den erfindungsgemäßen Einsatzfall hinreichende Elastizität auszeichnet.
Detailbeschreibung
[0020] Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben
oder werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
- Fig. 1
- einen schematischen Längsschnitt durch eine Werkzeugaufnahmevorrichtung,
- Fig. 2
- einen Querschnitt im Schnitt A-A der Werkzeugaufnahmevorrichtung nach Fig. 1,
- Fig. 3
- eine Teilvergrößerung des Längsschnitts der Werkzeugaufnahmevorrichtung im Bereich
des Verriegelungsmechanismus, und
- Fig. 4
- eine perspektivische Darstellung eines Elastomerringelements des Verriegelungsmechanismus.
[0021] Gemäß Fig. 1 besteht eine erfindungsgemäße Werkzeugaufnahmevorrichtung für einen
- hier nicht weiter dargestellten - Bohr- oder Meißelhammer aus einem rohrförmigen
Werkzeugaufnahmekörper 1. In den rohrförmigen Werkzeugaufnahmekörper 1 lässt sich
der vernutete distale Endbereich eines Werkzeugs 2 einstecken und anschließend arretieren.
Im arretierten Zustand wirkt ein koaxial rückwärtig bezüglich des Werkzeugs 2 angeordneter
Schlagstößel 3 eines - hier nicht weiter dargestellten - Schlagwerks auf das Werkzeug
2 ein.
[0022] Zur Arretierung wirkt der rohrförmige Werkzeugaufnahmekörper 1 mit einem dessen Wandbereich
radial durchdringenden Verriegelungsmechanismus 4 zusammen. Dessen entlang des Umfangs
des Werkzeugaufnahmekörpers 1 angeordnete und per Feder 5 in der verriegelten Stellung
gehaltenen Klinkenelemente 6 lassen sich mittels einer äußeren Stellhülse 7 durch
Axialverschiebung entgegen der Federwirkrichtung in die entriegelte Stellung Richtung
Maschinengehäuse 9 zur Entnahme des eingesteckten Werkzeugs 2 überführen. Die Feder
5 ist als Druckfeder ausgebildet und wirkt über ein ringförmiges Andrückelement 12
auf die Klinkenelemente 6 ein.
[0023] An der Außenmantelfläche des Werkzeugaufnahmekörpers 1 ist eine Umfangsnut 8 zur
formschlüssigen Fixierung eines Elastomerringelements 10 vorgesehen. Das Elastomerringelement
10 kommt in der verriegelten Stellung axial an einen korrespondierenden Verriegelungsring
11 zur Anlage. Der Verriegelungsring 11 dient dem formschlüssigen Niederhalten der
Klinkenelemente 6 in der verriegelten Stellung, in welcher diese in den genuteten
Endbereich des Werkzeugs 2 zum Eingriff kommen.
[0024] Gemäß Fig. 2 kommen bei diesem exemplarischen Verriegelungsmechanismus zwei einander
gegenüberliegend angeordnete Klinkenelemente 6, 6' zum Einsatz und das Elastomerringelement
10 weist eine profilierte Stirnfläche auf.
[0025] Wie aus Fig. 3 ersichtlich, wird infolge eines Werkzeugleerschlagimpulses auf das
rückwärtige Ende des Werkzeugs 2 durch den herrschenden Formschluss eine Kraftkomponente
in das - hier exemplarisch dargestellte - Klinkenelement 6 weitergeleitet. Das Klinkenelement
6 gibt den Schlagimpuls an den Verriegelungsring 11 weiter, welcher denselben in das
Elastomerringelement 10 einleitet. Materialbedingt wird der Schlagimpuls durch das
Elastomerringelement 10 gedämpft, wobei der Verriegelungsring 11 mit den Klinkenelementen
6 eine dementsprechende axiale Dämpfungsbewegung ausführen. Hierdurch wirkt der Werkzeugleerschlagimpuls
abgedämpft über die Umfangsnut 8 auf den rohrförmigen Werkzeugaufnahmekörper 1 und
damit auf die Werkzeugaufnahmevorrichtung des Bohr- oder Meißelhammers ein.
[0026] Ferner weist der Verriegelungsring 11 zur Führung entlang der axialen Bewegungsrichtung
eine stirnflächige Ringnut 13 auf, welche formschlüssig mit einer korrespondierenden
Formgebung seitens des Elastomerringelements 10 zusammenwirkt.
[0027] Gemäß Fig. 4 ist der Elastomerring 10 stirnseitig mit mehreren Demontagenuten 14a
bis 14c zum Heraushebeln des Bauteils aus der - hier nicht weiter dargestellten -
Umfangsnut am rohrförmigen Werkzeugaufnahmekörper versehen.
[0028] Die Erfindung ist nicht beschränkt auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel.
Es sind vielmehr auch Abwandlungen hiervon denkbar, welche vom Schutzbereich der nachfolgenden
Ansprüche mit umfasst sind. So ist es beispielsweise auch möglich, anstelle von Klinkenelementen
zur Verriegelung auch anders geformte Verriegelungselemente, beispielsweise Verriegelungskugeln
oder Verriegelungswalzen, zu verwenden.
Bezugszeichenliste
[0029]
- 1
- Werkzeugaufnahmekörper
- 2
- Werkzeug
- 3
- Schlagstößel
- 4
- Verriegelungsmechanismus
- 5
- Feder
- 6
- Klinkenelement
- 7
- Stellhülse
- 8
- Umfangsnut
- 9
- Maschinengehäuse
- 10
- Elastomerringelement
- 11
- Verriegelungselement
- 12
- Andrückelement
- 13
- Ringnut
- 14
- Demontagenut
1. Werkzeugaufnahmevorrichtung für einen Bohr- oder Meißelhammer, umfassend einen rohrförmigen
Werkzeugaufnahmekörper (1) für ein Werkzeug (2), an dessen Endanschlag ein koaxial
rückwärtig angeordneter Schlagstößel (3) eines Schlagwerks vorgesehen ist, wobei der
rohrförmige Werkzeugaufnahmekörper (1) mit einem dessen Wandbereich radial durchdringenden
Verriegelungsmechanismus (4) zusammenwirkt, dessen entlang des Umfangs des Werkzeugaufnahmekörpers
(1) angeordnete und per Feder (5) in der verriegelten Stellung gehaltenen Klinkenelemente
(6) mittels einer äußeren Stellhülse (7) durch Axialverschiebung entgegen der Federwirkrichtung
in die entriegelte Stellung zur Entnahme des eingesteckten Werkzeugs (2) überführbar
sind, dadurch gekennzeichnet, dass an der Außenmantelfläche des Werkzeugaufnahmekörpers (1) eine Umfangsnut (8) zur
formschlüssigen Fixierung eines Elastomerringelements (10) vorgesehen ist, welcher
in der verriegelten Stellung stirnseitig an einem korrespondierenden Verriegelungsring
(11) zum formschlüssigen Niederhalten der Klinkenelemente (6) in der verriegelten
Stellung zur Anlage kommt.
2. Werkzeugaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomerringelement (10) durch mindestens eine stirnseitige Ringnut (13) im
Verriegelungsring (11) entlang der vorwiegend axialen Bewegungsrichtung geführt wird.
3. Werkzeugaufnahmevorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomerringelement (10) im verriegelten Zustand radial zwischen der Ringnut
(13) vom Verriegelungsring (11) und der Umfangsnut (8) des Werkzeugaufnahmekörpers
(1) vorgespannt ist.
4. Werkzeugaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsnut (8) eine größere Nutbreite als Nuttiefe aufweist, wobei ein Herausspringen
des Elastomerringelements (10) durch radialen Formschluss verhindert wird.
5. Werkzeugaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass stirnseitig am Elastomerringelement (10) mindestens eine Demontagenut (14) zum Heraushebeln
des Elastomerringelements (10) aus der Umfangsnut (8) angeordnet ist.
6. Werkzeugaufnahmevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im unbelasteten Zustand der Verriegelung zwischen dem Elastomerringelement (10) und
dem Verriegelungselement (11) zumindest teilweise ein Axialspalt besteht.
7. Werkzeugaufnahmevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomerringelement (10) aus einem hydrierten NBR-Elastomermaterial besteht.
8. Werkzeugaufnahmevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (5) als Druckfeder ausgebildet ist und über ein ringförmiges Andrückelement
(12) auf die Klinkenelemente (6) einwirkt, welches in Gegenrichtung durch die äußere
Stellhülse (7) zur Entriegelung betätigbar ist.
9. Werkzeugaufnahmevorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass das ringförmige Andrückelement (12) einen im Wesentlichen L-förmigen Querschnitt
aufweist.
10. Bohr- oder Meißelhammer zur Bearbeitung eines mineralischen Werkstoffs, insbesondere
Beton oder Gestein, mit einer Werkzeugaufnahmevorrichtung nach einem der vorstehenden
Ansprüche.