DE10026205A1 - Vorrichtung zum Verbinden eines Werkzeugs mit einem Antrieb - Google Patents
Vorrichtung zum Verbinden eines Werkzeugs mit einem AntriebInfo
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Abstract
Eine Vorrichtung zum Verbinden eines Werkzeugs mit einem mechanischen Antrieb enthält als Kupplungselement eine Federscheibenkupplung, die einstückig aus Metall hergestellt ist und mindestens in Drehrichtung geringfügige Nachgiebigkeit hat. Diese dient zur Verhinderung von Drehmomentspitzen bei plötzlichem Abbremsen des Werkzeugs, falls beispielsweise eine Schraube auf einer Holzoberfläche anschlägt.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbinden eines
Werkzeugs mit einem mechanischen Drehantrieb. Bei dem Werk
zeug kann es sich beispielsweise um ein Bit handeln oder
auch um Bohr-/Schneidwerkzeuge, wie z. B. Senker, Gewindeboh
rer, Reibahlen. Bei Werkzeugen dieser Art besteht das Prob
lem, dass die Ausrichtung zwischen dem zu verdrehenden Werk
stück, beispielsweise einer Schraube, und dem Werkzeug nicht
immer korrekt ist. Es gibt eine Reihe von Vorschlägen, um
dieses Problem zu lösen.
Beispielsweise ist ein flexibler Steckschlüssel bekannt
(DE 36 24 686), bei dem die Verschwenkbarkeit durch Zapfen ge
währleistet wird, die quer zur Längsachse des Werkzeugs ver
laufen.
Weiterhin bekannt ist ein Schraubwerkzeug mit gelenkigem
Kopfteil (DE 94 03 845). Hier wird eine rohrförmige, aus Gummi
bestehende Feder verwendet.
Weiterhin ist eine Vorrichtung zur Verbindung von Schrauben
dreher-Einsätzen mit einer Antriebsvorrichtung bekannt
(DE 41 43 218). Hier ist eine Torsionskupplung vorgesehen, die
eine Winkelbewegung zwischen Antriebsteil und Abtriebsteil
zulässt.
Bei Schraubwerkzeugen besteht ein weiteres Problem, dass beim
Abstoppen der Schraubbewegung sehr hohe Momente auftreten
können, die zur Zerstörung des Werkzeugs oder auch der
Schraube führen können. Wenn beim Eindrehen einer Schraube in
hartes Holz der Schraubenkopf die Holzoberfläche erreicht,
erfolgte ein so plötzlicher Anstieg des Drehmoments, dass
eine Auslösekupplung am Antrieb nicht mehr ausreicht, die
Drehmomentspitze sofort abzuflachen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
zur Verbindung eines Werkzeugs mit einem mechanischen Dreh
antrieb zu schaffen, der gegenüber dem Stand der Technik
Vorteile im Hinblick auf die lange Lebensdauer des Werkzeugs
und/oder der Schraube aufweist.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine Vorrich
tung mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen sowie eine
Verwendung nach Anspruch 11 vor.
Bei der Federscheibenkupplung handelt es sich um ein Bauele
ment, das einstückig aus einer Vielzahl von parallelen, ring
förmigen Scheiben aufgebaut ist, die mit Hilfe von Stegen
miteinander verbunden sind. Die Stege verlaufen längs eines
Durchmessers. Die Stege zwischen zwei Scheiben sind gegenüber
den Stegen zwischen den nächsten beiden Scheiben um 90° ver
setzt angeordnet. Eine solche Federscheibenkupplung ist bei
spielsweise aus EP 318 669 bekannt. Diese Federscheibenkupp
lung ist dazu bestimmt, eventuell vorhandene Ausrichtungsfeh
ler der Achsen auszugleichen, wobei es sich sowohl um Winkel
fehler als auch Versetzungsfehler handeln kann.
In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das
Antriebselement und das Abtriebselement derart gehaltert
sind, dass sie immer koaxial angeordnet sind. In diesem Fall
dient die Federscheibenkupplung nicht zum Ausgleich von Aus
richtungsfehlern der Drehachsen. Sie dient ausschließlich
dazu, in Drehrichtung eine geringfügige Nachgiebigkeit des
Kupplungselements zu bewirken, und die eingangs erwähnten
Stöße beim plötzlichen Abstoppen der Schraubbewegung abzumin
dern.
Es ist aber auch möglich, das Antriebselement und das Ab
triebselement derart zu haltern, dass ein Winkelausgleich
ihrer Drehachsen möglich ist.
Um das Kupplungselement auf besonders einfache Weise mit dem
Antriebselement und/oder dem Abtriebselement in Dreheingriff
zu bringen, kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass minde
stens ein Eintrittsende des Kupplungselements eine mehrkanti
ge Form aufweist, beispielsweise eine sechseckigen Form, die
in eine entsprechend komplementäre Ausnehmung des Antriebs
element und/oder des Abtriebselement eingreift.
Die Federscheibenkupplung weist auch Federungseigenschaften
in axialer Richtung auf. Die Erfindung schlägt nun in Weiter
bildung vor, dass das Kupplungselement Axialspiel aufweisen
kann.
Ein mögliches Werkzeug, das mit der Vorrichtung mit dem Dreh
antrieb verbunden werden kann, ist ein Schrauberbit für einen
mechanischen Schrauber. Hier geht es in erster Linie um die
Abmilderung von plötzlichen Drehmomentstößen.
Erfindungsgemäß kann die Vorrichtung aber auch bei einem
Bohrer Anwendung finden. Hier ist es sinnvoll, das beschrie
bene Kupplungselement beispielsweise in einem Bohrfutter zu
integrieren.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein,
dass das Kupplungselement mit dem Antriebselement und dem Ab
triebselement einstückig ausgebildet ist. Dadurch verringert
sich die Zahl der Bauteile des Verbindungselementes. Darüber
hinaus ist das Gerät dann einfacher aufgebaut.
In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die
Zwischenräume zwischen den parallelen ringförmigen Scheiben
der Federscheibenkupplung vollständig oder teilweise mit
einem mehr oder weniger harten Elastomermaterial ausgefüllt
sind, beispielsweise ausgespritzt sind. Das Ausspritzen mit
einem weichen Elastomermaterial ändert die Federeigenschaften
der Federscheibenkupplung nicht, kann aber das Eindringen von
Schmutz verhindern. Das Spritzen kann so geschehen, daß auch
die Außenseite mit einer Elastomerschicht überzogen ist, so
daß die Schlitze gar nicht mehr wahrnehmbar sind.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge der Erfindung er
geben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung sowie an Hand der Zeichnung.
Hierbei zeigen:
Fig. 1 schematisch einen Längsschnitt durch eine
Vorrichtung nach der Erfindung;
Fig. 2 einen Schnitt längs Linie II-II in Fig. 1;
Fig. 3 eine teilweise axial geschnittene Ansicht
einer weiteren Ausführungsform;
Fig. 4 eine der Fig. 3 entsprechende Darstellung
einer Ausführungsform mit einem Bohrfutter.
Die Fig. 1 zeigt in einer stark schematisierten, verein
fachten Form eine Vorrichtung, mit der ein Werkzeug, bei
spielsweise ein Bit, mit einem Elektroschrauber verbunden
werden kann. Die Vorrichtung enthält einen Antriebsteil 1 mit
einem Schaft 2, der entweder in ein Futter eingespannt oder
direkt mit dem Antrieb verbunden werden kann. Der Antriebs
teil 1 weist eine zu einer Stirnseite hin offene Innenaus
nehmung 3 auf, die im Bereich des Bodens 4 der Ausnehmung 3
einen sechseckigen Querschnitt aufweist. In dem weiter zur
offenen Stirnseite hin gelegenen Bereich ist die Ausnehmung 3
kreisrund ausgebildet.
Koaxial zu dem Antriebsteil 1 ist ein Abtriebsteil 5 angeord
net, das ebenfalls eine zur einen Stirnseite hin offene In
nenausnehmung 6 aufweist. Die beiden Innenausnehmungen 3, 6
sind in gegenseitiger Verlängerung angeordnet und gehen bei
zusammengesetzten Teilen ineinander über. Auch diese Innen
ausnehmung 6 weist im Bereich ihres Bodens 7 einen sechsecki
gen Querschnitt auf, an den sich dann ein Bereich mit kreis
rundem Querschnitt anschließt.
Auf der der Ausnehmung 6 abgewandten, axialen Stirnseite 8 des
Abtriebteils 5 ist eine sechseckige Aufnahme 9 für den er
wähnten Bit ausgebildet.
Durch eine äußere Hülse 10, die nur vereinfacht dargestellt
ist, werden die beiden Teile 1, 5 so gehalten, dass sie axial
ausgerichtet sind.
In die beiden ineinander übergehenden Innenausnehmungen 3 und
6 ist ein Kupplungselement 11 eingesetzt, das im Folgenden
näher beschrieben wird. Die axiale Erstreckung des Kupplungs
elements 11 ist etwas kleiner als der Abstand der Böden 4, 7
der beiden Innenausnehmungen 3, 6. Dadurch hat das Kupplungs
element 11 ein gewisses axiales Spiel.
Das in Fig. 1 obere Ende des Kupplungselements 11 weist
einen dem Querschnitt des entsprechenden Bereichs der Innen
ausnehmung 3 entsprechenden, sechseckigen Querschnitt auf. Mit
diesem Eingriffsende 12 greift das Kupplungselement 11 in die
Innenausnehmung 3 des Antriebsteils 1 in Drehrichtung ein.
Am gegenüberliegenden Ende weist das Kupplungselement 11
ebenfalls ein Eingriffsende 13 mit einem sechseckigen Quer
schnitt auf, der an den sechseckigen Querschnitt der Innen
ausnehmung 6 in diesem Bereich angepasst ist. Auch mit diesem
Eingriffsende 13 greift das Kupplungselement 11 drehfest in
das Abtriebsteil 5 ein.
Zwischen dem oberen Eingriffsende 12 und dem unteren Ein
griffsende 13 weist das Kupplungselement einen zylindrischen
Körper auf, der eine Federscheibenkupplung bildet bzw. dar
stellt. Die Federscheibenkupplung weist eine axiale Bohrung
14 auf, siehe Fig. 2. Sie besteht aus einer Vielzahl von
Federscheiben 15, die einen geringen, gegenseitigen Abstand in
axialer Richtung aufweisen. Die Federscheiben sind durch
Stege 16 miteinander verbunden, siehe wieder den Schnitt der
Fig. 2, die in radialer Richtung von der axialen Bohrung 14
zum Rand verlaufen. Anders ausgedrückt, verlaufen die Stege 16
längs eines Durchmessers. Die Stege 16 zwischen zwei Scheiben
sind gegenüber den Stegen zwischen einer der beiden Scheiben
und der jeweils nächsten Federscheibe 15 um 90° versetzt. Auf
diese Weise bildet sich eine Nachgiebigkeit in axialer Rich
tung und eine Auslenkbarkeit. Von beiden Nachgiebigkeiten
wird bei der Anordnung der Fig. 1 jedoch kein Gebrauch ge
macht. Wichtig für den hier dargestellten Anwendungsfall ist
allein die geringfügige aber sehr kontrolliert darstellbare
Nachgiebigkeit in Drehrichtung. Das Kupplungselement wirkt
hier als Torsionsfeder.
Durch die Auswahl der Dicke der Federscheiben 15, der Breite
der Stege 16, auch der Zahl der Stege 16, des Materials und
des Durchmessers der zentralen Bohrung 14 lässt sich eine ge
wünschte Federcharakteristik der Federscheibenkupplung her
stellen.
Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform eines Verbindungselemen
tes, bei dem Antriebsteil, Abtriebsteil und Kupplungselement
einstückig ausgebildet sind. Das Antriebsteil 21 ist als
sechseckiger Schaft ausgebildet, das in eine entsprechende
Aufnahme eines Werkzeugs eingesetzt und dort durch ein Klemm
element verriegelt werden kann, das in eine Einschnürung 22
des Schaftes 21 eingreift.
An den Schaft 21 schließt sich dann das Kupplungselement 23
an, das als Federscheibenkupplung ausgebildet ist. Der Aufbau
wurde bereits bei Fig. 1 beschrieben. An das Kupplungsele
ment 23 schließt sich dann das Abtriebsteil 24 an, das als
zylindrischer Körper mit einer axialen, zur Stirnseite 25 hin
offenen Ausnehmung 26 ausgebildet ist. Die Ausnehmung 26
weist einen sechseckigen Querschnitt auf, so dass in sie ein
Bit eingesetzt werden kann.
Im Boden 27 der Ausnehmung 26 ist ein Magnet 28 eingelassen,
der dazu dient, den Bit selbst zu magnetisieren, um dadurch
eine Schraube am Bit festzuhalten.
Zur Arretierung des Bits kann in der Ausnehmung 26 eine um
laufende Nut vorgesehen sein, in die ein O-Ring 29 eingesetzt
ist. Er wird beim Einschieben des Bits so komprimiert, dass
er den Bit dann kraftschlüssig festlegt.
Bei dieser Ausführungsform des Verbindungselements nach der
Erfindung können die Zwischenräume 30 zwischen den einzelnen
Federscheiben durch ein Kunststoffmaterial, beispielsweise
aus Elastomer, ausgespritzt sein. Dadurch wird erreicht, dass
keinerlei Schmutz, Späne oder dergleichen in die Zwischenräu
me der Federscheibenkupplung eindringen und diese ggf. in
ihrer Charakteristik beeinflussen können. Aus Gründen der
Vereinfachung ist die Ausspritzung mit dem Kunststoffmaterial
nicht dargestellt. Das Ausspritzen kann auch so geschehen,
dass die gesamte Außenkontur des Kupplungselementes 23 abge
deckt ist.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der es sich
um einen Teil eines automatischen Bohrers handelt. Am äußeren
Ende dieses Verbindungselementes ist ein Bohrfutter 31 ange
ordnet, mit dessen Hilfe ein Bohrer zwischen mehreren Backen
32 festgeklemmt werden kann. Das Bohrfutter ist über ein
Kupplungselement 33, das als Federscheibenkupplung ausgebil
det ist, mit einer Platte 34 verbunden. Auf der Platte 34
sind drei Lagerzapfen 35 ausgebildet, die zur Lagerung von
Zahnrädern dienen können. Diese Zahnräder bilden einen Teil
eines Planetengetriebes, mit dem das Bohrfutter 31 rotierend
angetrieben wird.
Bei diesem Verbindungselement besteht wieder eine Einstückig
keit zwischen dem Antriebsteil, in diesem Fall der Scheibe
34, dem Kupplungselement 33 und einem Teil des Bohrfutters,
in dem die Backen 32 gelagert sind.
Während bei der Ausführungsform nach Fig. 1 das Kupplungs
element mit der Federscheibenkupplung ausschließlich dazu
dient, Drehmomentspitzen beim Erreichen eines Anschlags abzu
flachen, kann die Federscheibenkupplung bei den Ausführungs
formen nach Fig. 3 und 4 auch einen Winkelausgleich und/oder
einen Achsenversatz zulassen.
Claims (11)
1. Verbindungselement zum Verbinden eines Werkzeugs mit
einem mechanischen Drehantrieb, mit
- 1. 1.1 einem mit dem Drehantrieb verbundenen An triebselement (1),
- 2. 1.2 einem mit einer Werkzeugaufnahme (9) verbun denen Abtriebselement (5),
- 3. 1.3 einem Kupplungselement (11), das
- 1. 1.3.1 im Bereich seines einen Endes in Dreheingriff mit dem Antriebselement (1) und
- 2. 1.3.2 im Bereich seines anderen Endes in Drehein griff mit dem Abtriebselement (5) steht und
- 3. 1.3.3 in seinem die beiden Eingriffsenden (12, 13) verbindenden Mittelbereich eine Federscheiben kupplung aufweist bzw. als Federscheibenkupp lung ausgebildet ist.
2. Verbindungselement nach Anspruch 1, bei dem das An
triebselement (1) und das Abtriebselement (5) derart
gehaltert sind, dass sie immer koaxial sind.
3. Verbindungselement nach Anspruch 1, bei dem das An
triebselement (1) und das Abtriebselement (5) derart
gehaltert sind, dass ein Winkelausgleich der Drehachsen
möglich ist.
4. Verbindungselement nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, bei dem mindestens ein Eingriffsende (12, 13) des
Kupplungselements (11) eine mehrkantige Form aufweist.
5. Verbindungselement nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, bei dem das Kupplungselement (11) Axialspiel auf
weist.
6. Verbindungselement nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, bei dem das Werkzeug ein Schrauberbit ist.
7. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei
dem das Werkzeug ein Bohr-/Schneidwerkzeug ist.
8. Verbindungselement nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, bei dem das Kupplungselement (23, 33) einstückig
mit dem Antriebselement (21, 34) und/oder dem Abtriebs
element (24, 31) ausgebildet ist.
9. Verbindungselement nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, bei dem der axiale Zwischenraum zwischen je zwei
benachbarten Scheiben der Federscheibenkupplung mit
Kunststoff ausgespritzt ist, insbesondere mit einem
Elastomermaterial.
10. Verbindungselement nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, bei dem das Kupplungselement an seiner Mantelfläche
mit Kunststoff umspritzt ist.
11. Verwendung einer Federscheibenkupplung als Teil eines
Kupplungselements und/oder als Kupplungselement in einer
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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