DE19707923A1 - Vorrichtung zur Drehmomentübertragung für rotierend betriebene Werkzeuge - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Dreh­ momentübertragung für rotierend betriebene Werkzeuge, ins­ besondere für Schraubendreherbits, mit zwei entlang koaxialer Achsen rotierbar angeordneten Anschlußeinrichtungen, von denen die erste Anschlußeinrichtung mit einem Antrieb und die zweite Anschlußeinrichtung mit einer Halterung für das Werkzeug wech­ selwirkt.

Rotierend betriebene Werkzeuge, die mit zu bearbeitenden Flä­ chen oder zur Einwirkung auf zu verdrehende Bauteile wie Schrauben und dergleichen eingesetzt werden, werden bekann­ termaßen drehfest an dem Antrieb gehaltert. Gegebenenfalls kann zwischen der Halterung für das Werkzeug und dem Antrieb auch eine starre Achse, beispielsweise mittels entsprechender Steckverbindungen, drehfest angeordnet werden, um das Werkzeug vom Antrieb zu beabstanden.

Bei Eingriff des rotierend betriebenen Werkzeuges beispiels­ weise auf das zu verdrehende Bauteil greift das Werkzeug an diesem mit einem vorgewählten Drehmoment an, wobei in Aus­ wirkung der auf das Werkzeug wirkenden Gegenkraft auf dieses ein entgegengesetztes Drehmoment wirkt. Das Werkzeug ist somit kraftschlüssig mit der einzudrehenden Schraube in Angriff gebracht.

Die auf das Werkzeug wirkenden entgegengesetzten Drehmomente erschweren jedoch oftmals eine exakte Positionierung des Werk­ zeuges an der zu bearbeitenden Fläche oder dem zu verdrehenden Bauteil. Dies ist insbesondere bei dem Eindrehen von Schrauben und dergleichen mittels Schraubendreherbits der Fall, wobei die von der Schraube auf den Bit wirkenden Gegenkräfte zu einem Herausspringen des Bits aus der den Bit aufnehmenden Vertiefung des Schraubenkopfes führen können. Bei diesem Her­ ausspringen des Bits aus der korrespondierenden Aufnahmeöff­ nung des Schraubenkopfes ist das Werkzeug nur unzulänglich kontrollierbar, was oftmals zu Beschädigungen am Schrauben­ dreherbit oder am Schraubenkopf führt. Die Gefahr des Heraus­ springens des Bits aus dem Aufnahmebereich des Schraubenkopfes ist insbesondere dann gegeben, wenn der Bit verkantet an dem Schraubenkopf angesetzt wird, da hierbei kein optimaler Kraft­ schluß vorliegt und das vom Bit auf die Schraube übertragene Drehmoment das durch die Halterung des Bits in dem Aufnahme­ bereich des Schraubenkopfes in entgegengesetzter Richtung auf das Bit übertragene Drehmoment leicht und in unkontrollier­ barer Weise übersteigt.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vor­ richtung zur Drehmomentübertragung für rotierend betriebene Werkzeuge zu schaffen, bei der das Drehmoment von dem rotie­ renden Werkzeug auf die zu bearbeitende Fläche oder das zu verdrehende Bauteil möglichst zuverlässig übertragbar und damit das Werkzeug unter Betriebsbedingungen sicher handhabbar ist und insbesondere das Herausspringen der Werkzeuge aus entsprechenden Aufnahmebereichen von zu verdrehenden Bauteilen möglichst weitgehend unterbunden wird, und die möglichst ein­ fach herstellbar ist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die zwei Anschlußeinrichtungen der Vorrichtung zur Drehmomentübertra­ gung über mindestens eine Kupplungseinrichtung miteinander verbunden sind, die das Drehmoment unter elastischer Deforma­ tion überträgt.

Die beim Betrieb des Werkzeuges auf dieses einwirkende Gegen­ kraft wirkt somit auch auf die die Anschlußeinrichtungen mit­ einander verbindende Kupplungseinrichtung, die damit ihrer Kennlinie und der Wirkrichtung der Kräfte entsprechend ela­ stisch deformiert wird. Hierdurch ist eine Abwinkelung des Werkzeuges gegenüber der Antriebsachse unter Deformation der Kupplungseinrichtung möglich, so daß einem Verkanten des Werk­ zeuges entgegengewirkt wird. Des weiteren kann bei elastischer Deformation der Kupplungseinrichtung in einer Ebene senkrecht zur Rotationsachse des Werkzeuges die Kupplungseinrichtung deformierbar ausgeführt sein. Hierdurch wirkt die Kupplungs­ einrichtung mit einer Rückstellkraft auf das Werkzeug, die dem Antriebsmoment entgegengesetzt ist. In Verbindung mit einer Unterbrechung des Antriebs, die manuell oder auch elektro­ nisch, beispielsweise auch automatisch getaktet, erfolgen kann, wird aufgrund der über die elastisch deformierte Kupp­ lungseinrichtung wirkenden Rückstellkräfte das Werkzeug wieder in eine zu einem früheren Zeitpunkt eingenommene Position überführt und beispielsweise wieder kraftschlüssig mit dem Aufnahmebereich des zu verdrehenden Bauteiles zum Eingriff gebracht, wodurch einem vollständigen Auswerfen des Werkzeuges aus dem Aufnahmebereich wirksam entgegengewirkt wird.

Vorteilhafterweise erfolgt die Drehmomentübertragung unter elastischer Torsion der Kupplungseinrichtung. Die Kupplungs­ einrichtung kann jedoch auch beispielsweise einen scheibenför­ migen Körper aufweisen, an dem exzentrisch elongierbare Feder­ elemente angreifen.

Vorteilhafterweise ist die Kupplungseinrichtung unter quer zur Rotationsachse des Werkzeuges wirkender Vorspannung montiert. Hierdurch liegt auch bei nachlassender Elastizität der Kupp­ lungseinrichtung, beispielsweise aufgrund von Alterungsvorgän­ gen, bei Auslenkung der Kupplungseinrichtung aus ihrer Ruhela­ ge stets ein ausreichendes Rückstellmoment am Werkzeug an. Des weiteren ist die auf das Werkzeug wirkende Rückstellkraft um das Ausmaß der Vorspannung erhöht. Durch Wahl der Vorspannung ist die Kupplungseinrichtung darüber hinaus auch an unter­ schiedliche Betriebsweisen des Werkzeuges anpaßbar.

Weist die Kupplungseinrichtung mindestens einen das Drehmoment übertragenden Hartgummi-Formkörper auf, so ist eine besonders einfache und vielfältig einsetzbare Kupplungseinrichtung ge­ schaffen, da der Hartgummi-Formkörper sowohl unter Torsion als auch unter seitlicher Druckbeanspruchung deformierbar ist.

Eine vorteilhafte Ausführungsform liegt vor, wenn die An­ schlußeinrichtungen an den Hartgummi-Formkörper anvulkanisiert sind. Die Anschlußeinrichtungen können jedoch auch mittels anderer Mittel, beispielsweise durch Schraubverbindungen oder Verklebung, an dem Hartgummi-Formkörper befestigt sein.

Die Anordnung der Anschlußeinrichtungen an dem Hartgummi-Form­ körper kann dabei derart erfolgen, daß der Hartgummi-Formkör­ per planparallele, senkrecht zur Rotationsachse des Werkzeugs angeordnete Stirnflächen aufweist, wobei die Anschlußeinrich­ tungen Scheiben aufweisen, die auf einer Seite mit einer der Stirnflächen des Hartgummi-Formkörpers drehfest verbunden und auf der anderen Seite mit einem Befestigungselement versehen sind. Hierdurch ist eine große Angriffsfläche der Anschlußein­ richtungen an dem Hartgummi-Formkörper gewährleistet. Die drehfeste Verbindung kann dabei durch Anvulkanisation erfol­ gen.

Das Befestigungselement kann beispielsweise als Gewindebolzen ausgeführt sein, es sind jedoch auch andere Ausführungsformen, beispielsweise in Form von Steckverbindungen, möglich.

Die das Drehmoment übertragende Einrichtung der Kupplungsein­ richtung kann beispielsweise auch als Spiralfeder ausgeführt sein.

Vorteilhafterweise weist die Kupplungseinrichtung Mittel zur Begrenzung des Torsionswinkels auf. Die Begrenzung kann dabei in einer als auch in beiden Rotationsrichtungen des Werkzeuges vorgenommen werden.

Das Mittel zur Begrenzung des Torsionswinkels kann einander axial, d. h. entlang der Rotationsrichtung des Werkzeuges gegenüberliegende Bereiche aufweisen, die mit jeweils einer der Anschlußeinrichtungen gekoppelt verdrehbar sind, wobei zumindest einer der Bereiche mit zumindest einem auf den je­ weils gegenüberliegenden Bereich weisenden Vorsprung und der gegenüberliegende Bereich mit einem korrespondierenden An­ schlag versehen ist. Es können jedoch auch beide der axial gegenüberliegenden Bereiche einen oder mehrere Vorsprünge aufweisen.

Die gegeneinander verdrehbaren Bereiche können dabei als im wesentlichen topfförmige, mit den offenen Stirnflächen ein­ ander zugewandte Halbschalen ausgebildet sein, die die das Drehmoment übertragende Einrichtung der Kupplungseinrichtung wie beispielsweise den Hartgummi-Formkörper, zumindest teil­ weise umgeben. Die Halbschalen können dabei auch so ausgeführt sein, daß die das Drehmoment übertragende Einrichtung der Kupplungseinrichtung vollständig umschlossen und so beispiels­ weise vor äußeren Einflüssen wie Schmutz und dergleichen, geschützt wird. Die Böden der Halbschalen können dabei mit Durchgangsbohrungen versehen sein, durch die die Befestigungs­ elemente der Anschlußeinrichtungen führbar sind. Es ist jedoch auch möglich, daß beispielsweise der vorgesehene Hartgummi- Formkörper direkt an die Halbschalen anvulkanisiert oder mit diesen verklebt ist und der Bodenbereich der Halbschalen mit Gewindebolzen oder Steckverbindungen versehen ist. Die den Torsionswinkel begrenzenden Vorsprünge sind dabei vorteilhaf­ terweise an den Stirnflächen der Seitenwände der Halbschalen angeordnet.

Umgeben die Halbschalen die das Drehmoment übertragene Ein­ richtung der Kupplungseinrichtung mit radialem Spiel, so ist hierdurch auch eine Deformation der Kupplungseinrichtung quer zur Rotationsachse des Werkzeuges ermöglicht.

Die Halbschalen können an den Anschlußeinrichtungen auch der­ art befestigt sein, daß sie mit den Gewindebolzen derselben verschraubt sind.

Vorteilhafterweise ist die Vorrichtung über beide Anschlußein­ richtungen durch den Antrieb antreibbar. Hierdurch kann durch einfaches Umstecken der Vorrichtung, bei dem wahlweise die eine oder die andere der Anschlußeinrichtungen mit dem Antrieb wechselwirkt, die Vorrichtung in beiden Rotationsrichtungen des Werkzeuges betrieben werden. Ist das an der Vorrichtung angeordnete Werkzeug beispielsweise als Schraubendreherbit ausgeführt, so kann beispielsweise die Vorrichtung sowohl beim Eindrehen als auch beim Herausdrehen der Schrauben eingesetzt werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann dabei auch als Vorsatz für hand- oder elektrisch-betätigte Antriebsmittel, insbeson­ dere für Bohrmaschinen, ausgeführt sein, so daß die Antriebs­ mittel wahlweise mit oder ohne Vorsatz betreibbar sind.

Insbesondere ist es vorteilhaft, elektrisch betätigte An­ triebsmittel wie Bohrmaschinen oder Akkuschrauber mit der erfindungsgemäßen Vorrichtungen zur Drehmomentübertragung auszustatten. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann dabei auch in dem Gehäuse integriert angeordnet sein.

Die Erfindung wird im nachfolgenden beispielhaft beschrieben und anhand der Figur beispielhaft erläutert.

Die in der Figur beispielhaft dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung zur Drehmomentübertragung weist eine als Hartgummi-Formkörper 1 ausgeführte Kupplungseinrichtung auf, wobei der Hartgummi-Formkörper zylinderförmig ausgebildet ist und planparallele, senkrecht zur Rotationsachse 2 angeordnete Stirnflächen aufweist. An den Stirnflächen des Hartgummi-Form­ körpers 1 sind Anschlußeinrichtungen 3 angeordnet, die mit einem nicht näher gezeigten Antrieb, beispielsweise einer Bohrmaschine, und mit einer nicht näher gezeigten Halterung für das Werkzeug zum Eingriff zu bringen sind. Die Anschluß­ einrichtungen 3 weisen Scheiben auf, die an dem Hartgummi- Formkörper 1 anvulkanisiert sind und die auf den dem Hartgummi-Formkörper 1 gegenüberliegenden Seiten mit drehfest angefügten Gewindebolzen 5 versehen sind, über die die An­ schlußeinrichtung 3 mit dem Antrieb sowie der Halterung für das Werkzeug wechselwirken kann.

Der das Drehmoment vom Antrieb auf das Werkzeug übertragende Hartgummi-Formkörper 1 ist von zwei topfförmigen Halbschalen 6 nahezu vollständig umgeben. Die Halbschalen 6 weisen in ihrem Bodenbereich jeweils zentrierte Durchgangsöffnungen auf, durch die die Gewindebolzen 5 der Anschlußeinrichtungen 3 durchgeführt sind. Die Halbschalen 6 sind dabei auf die Vier­ kante 7 aufgesteckt, und mit nicht näher dargestellten Schrau­ ben an den Gewindebolzen 5 arretiert, so daß die Halbschalen 6 mit den Anschlußeinrichtungen 3 gekoppelt verdrehbar sind. Die Seitenwände der Halbschalen 6 sind stirnseitig mit axial vorstehenden Vorsprüngen 8 versehen, die den Torsionswinkel, um den der Hartgummi-Formkörper 1 tordierbar ist, begrenzen. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind dabei vier Vorsprün­ ge 8 unter gleichmäßiger Verteilung über den Umfang der Halb­ schalen 6 an diesen angeordnet. Damit ist der Hartgummi-Form­ körper 1 maximal um nahezu 90° tordierbar. Der Torsionswinkel­ bereich des Hartgummi-Formkörpers 1 kann dabei durch die Zahl der Vorsprünge, deren Umfangsausdehnung sowie deren Beabstan­ dung voneinander eingestellt werden, wobei die seitlichen Begrenzungsflächen der Vorsprünge 8 zugleich als Anschlag für den jeweils korrespondierenden Vorsprung der gegenüberliegen­ den Halbschale dienen.

Bei entsprechender Anordnung der an den einander gegenüberlie­ genden Anschlußeinrichtungen 3 angeordneten Vierkanten 7 und Vorsprüngen 8 kann der Hartgummi-Formkörper 1 unter Torsion vorgespannt werden. Hierdurch ist auch bei geringer Torsion des Hartgummi-Formkörpers 1, d. h. bei geringer Beabstandung miteinander wechselwirkender Vorsprünge 8, die auf das Werk­ zeug einwirkende Rückstellkraft einstellbar.

Die Halbschalen 6 umgeben den Hartgummi-Formkörper 1 mit ra­ dialem Spiel, so daß der Hartgummi-Formkörper 1 quer zur Rota­ tionsachse 2 deformierbar ist. Hierdurch kann ein Verkanten des Werkzeuges in einem gewissen Winkelbereich ausgeglichen werden, so daß das Werkzeug im gewünschten Winkel zu der zu bearbeitenden Fläche oder zu dem zu verdrehenden Bauteil an­ geordnet werden kann.

Die Halbschalen 6 können auch unterschiedlich hohe Seitenwände aufweisen. Dabei kann die Höhe zumindest einer der Halbschalen auch so gering bemessen sein, daß sie letztlich als Scheibe ausgebildet ist, deren Vorsprünge oder Anschläge radial vor­ stehend angeordnet sind.

Wird unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei­ spielsweise eine Schraube mittels eines Schraubendreherbits eingeschraubt, so wird der Hartgummi-Formkörper 1 senkrecht zur Rotationsachse 2 tordiert. Das Ausmaß der Torsion hängt dabei von dem auf die Schraube übertragenem Drehmoment sowie von der Kennlinie des Hartgummi-Formkörper 1 ab. Unter der Torsion des Hartgummi-Formkörpers 1 werden dabei die an je­ weils gegenüberliegenden Halbschalen 6 angeordneten, aufgrund der Vorspannung des Hartgummi-Formkörpers 1 seitlich anein­ ander anliegenden Vorsprünge 8 voneinander beabstandet. Wird dann, beispielsweise bei Verkanten des Werkzeuges, der Antrieb außer Funktion gesetzt, so wirkt die Rückstellkraft des ela­ stisch tordierten Hartgummi-Formkörpers 1 auf das Schrauben­ dreherbit und das Bit wird wieder kraftschlüssig mit dem Auf­ nahmebereich des Schraubenkopfes in Eingriff gebracht. Hier­ durch wird den auf das Bit einwirkenden Auswurfkräften, die beim Herausspringen des Bits aus dem Aufnahmebereich der Schraube wirken, entgegengewirkt, so daß das Eindrehen der Schrauben erleichtert wird.

Aufgrund der elastischen Torsion des Hartgummi-Formkörpers 1 liegt an der Schraube, die mittels des Bits eingedreht wird, nicht sofort das gesamte von dem Antrieb vorgegebene Drehmo­ ment an der Schraube an, wie dies bei starren Antriebsachsen der Fall ist. Aufgrund der elastischen Torsion der Kupplungs­ einrichtung greift vielmehr ein mit der Zeit zunehmendes Dreh­ moment an dem einzudrehenden Bauteil an, bis daß das maximale Drehmoment auf das Bauteil einwirkt. Die Kupplungseinrichtung wirkt somit gleichzeitig in Art eines Dämpfungsgliedes.

Bezugszeichenliste

1 Hartgummi-Formkörper
2 Rotationsachse
3 Anschlußeinrichtung
4 Scheibe
5 Gewindebolzen
6 Halbschale
7 Vierkant
8 Vorsprung

Claims (17)

1. Vorrichtung zur Drehmomentübertragung für rotierend be­ triebene Werkzeuge, insbesondere für Schraubendreherbits, mit zwei entlang koaxialer Achsen rotierbar angeordneter Anschlußeinrichtungen, von denen die erste Anschlußein­ richtung mit einem Antrieb und die zweite Anschlußein­ richtung mit einer Halterung für das Werkzeug wechsel­ wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Anschlußeinrichtungen (3) über mindestens eine Kupplungseinrichtung miteinander verbunden sind, die das Drehmoment unter elastischer Deformation überträgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kupplungseinrichtung das Drehmo­ ment unter elastischer Torsion überträgt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kupplungseinrichtung unter quer zur Rotationsachse (2) des Werkzeuges wirkender Vorspannung montiert ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Kupp­ lungseinrichtung (3) quer zur Rotatationsachse (2) des Werkzeugs elastisch deformierbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Kupp­ lungseinrichtung mindestens einen das Drehmoment über­ tragenden Hartgummi-Formkörper (1) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Anschlußeinrichtungen (3) an den Hartgummi-Formkörper (1) anvulkanisiert sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Hartgummi-Formkörper (1) planparallele, senkrecht zur Rotationsachse (2) des Werk­ zeugs angeordnete Stirnflächen aufweist und daß die An­ schlußeinrichtungen (3) Scheiben (4) aufweisen, die auf einer Seite mit einer der Stirnflächen des Hartgummi-Form­ körpers (1) drehfest verbunden und auf der anderen Seite mit einem Befestigungselement versehen sind.

8. Vorrichtung nach einem der Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungselement als Gewindebolzen (5) ausgeführt ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß die Kupp­ lungseinrichtung mindestens eine das Drehmoment übertra­ gende Spiralfeder aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß Mittel zur Begrenzung des Torsionswinkels der Kupplungseinrichtung vorgesehen sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Begrenzungsmittel ein­ ander axial gegenüberliegende Bereiche aufweist, die mit jeweils einer der Anschlußeinrichtungen (3) gekoppelt verdrehbar sind, und daß zumindest einer der Bereiche mit zumindest einem auf den jeweils gegenüberliegenden Bereich weisenden Vorsprung (8) und der gegenüberliegende Bereich mit einem korrespondierenden Anschlag versehen sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwei gegeneinander verdreh­ bare Bereiche vorgesehen sind, die als topfförmige, mit den offenen Stirnflächen einander zugewandte Halbschalen (6) ausgebildet sind, die die das Drehmoment übertragende Einrichtung der Kupplungseinrichtung zumindest teilweise umgeben, wobei die Böden der Halbschalen (6) mit Durch­ gangsbohrungen versehen sind, durch die die Befestigungs­ elemente der Anschlußeinrichtungen (3) führbar sind, und daß die den Torsionswinkel begrenzenden Vorsprünge (8) an den Stirnflächen der Seitenwände angeordnet sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Halbschalen (6) die das Drehmoment übertragende Einrichtung der Kupplungseinrich­ tung mit radialem Spiel umgeben.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbschalen (6) an den Gewindebolzen (5) der Anschlußeinrichtungen (3) ver­ schraubt sind.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, da­ durch gekennzeichnet, daß die Vorrich­ tung über beide Anschlußeinrichtungen (3) durch den An­ trieb antreibbar ist.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15 als Vorsatz für hand- oder elektrisch betätigte Antriebsmittel, ins­ besondere für Bohrmaschinen.

17. Elektrisch betätigte Antriebsmittel, insbesondere Bohrmaschine oder Akkuschrauber, mit Vorrichtung zur Dreh­ momentübertragung nach einem der Ansprüche 1 bis 16.