DE19808450A1 - Vorrichtung zum Antreiben eines Werkzeuges - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Antreiben eines Werkzeuges nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Derartige Vorrichtungen sind beispielsweise aus der zahn­ ärztlichen Praxis und der Schönheits- und Gesundheitspflege bekannt. Bei den Werkzeugen handelt es sich normalerweise um mit einem Schaft und einem beispielsweise fräsenden, polie­ renden oder schleifenden Werkzeugkopf versehene Rotations­ werkzeuge, die bei zahnärztlichen Geräten zum Bearbeiten von Zähnen, bei Maniküre- oder Pediküregeräten zum Behandeln von Finger- und Zehennägeln und auf anderen Gebieten beispiels­ weise zur Bearbeitung von kleineren Werkstücken eingesetzt werden können. Gattungsgemäße Vorrichtungen haben eine Antriebseinheit zum Antreiben des Werkzeuges und mindestens einen Werkzeughalter, der eine drehbare Kupplungsanordnung aufweist, die Wellen-Kupplungsmittel zur drehmomentübertra­ genden, lösbaren Verbindung mit einer Antriebswelle der Antriebseinheit und Werkzeug-Kupplungsmittel zur Kraftüber­ tragung auf das Werkzeug aufweist. Weiterhin sind Halter- Kupplungsmittel vorgesehen, die der Ankopplung des Werkzeug­ halters an die Antriebseinheit dienen und die im Zusammenwir­ ken mit komplementären Antriebs-Kupplungsmitteln der An­ triebseinheit eine Halter-Antriebs-Kupplung bilden.

Der Werkzeughalter eines bekannten Nagelpflegegerätes hat ein zylindrisches, etwa halbfingerlanges Aluminiumgehäuse, das mittels einer Überwurfschraube auf das vordere Ende einer flexiblen Welle geschraubt werden kann. Die flexible Welle ist Teil der zugeordneten Antriebseinheit, die als weiteres Element einen Motorblock aufweist, an dem das andere Ende der flexiblen Welle angeschraubt werden kann. Die in einem flexiblen Schlauch geführte Antriebswelle, die den Abtrieb des Motors mit dem Werkzeughalter verbindet, hat motorseitig und auf der Seite des Werkzeughaltes einen stiftförmigen Endabschnitt mit quadratischem Querschnitt, der motorseitig in ein formangepaßtes Einsteckloch der Motorwelle und auf der Seite des Werkzeughaltes in ein formangepaßtes Einsteckloch einer im Werkzeughalter drehbar gelagerten Kupplungsanordnung eingesteckt wird, wodurch zwischen Motor und Kupplungsanord­ nung eine im wesentlichen drehfeste Verbindung geschaffen wird. Dem Einsteckloch gegenüber hat die Kupplungsanordnung Werkzeug-Kupplungsmittel in Form eines komplex geformten Einsteckloches, das in einem äußeren Abschnitt einen sechs­ kantigen Querschnitt und in einem weiter innenliegenden Abschnitt einen runden Querschnitt hat. Der Werkzeugschaft des zugeordneten Rotationswerkzeuges hat zwei Abschnitte mit entsprechenden Querschnittsformen und ist im eingeführten Zustand drehfest mit der Kupplungsanordnung verbunden. Zum axialen Festhalten des eingesteckten Werkzeuges ist im sechskantigen Bereich der Einführöffnung eine radial federbe­ lastete Kugel vorgesehen, die in eine Umfangsnut des einzu­ steckenden Werkzeuges einrastet, wodurch dieses gegen Heraus­ fallen formschlüssig gesichert ist. Im festgeschraubten Zustand bildet der schlanke Werkzeughalter eine starre Einheit mit dem vorderen Ende der Antriebswelle und kann nach Art eines Schreibstiftes gehalten werden. Mit axialen Drehun­ gen des Werkzeughalters verbundene Bewegungen bei der Hand­ habung sind nur bedingt möglich, da sie zu einer Torsion der flexiblen Welle und zu entsprechenden Rückstellkräften führen. Die als Schraubverbindung ausgebildete Halter-An­ triebskupplung macht eine Anbringung oder Auswechslung des Werkzeughalters umständlich und kann bei häufigem Halterwech­ sel verschleißen.

Aus der US-Patentschrift 4 378 212 ist ein Handgerät für die zahnärztliche Praxis bekannt, bei dem der Werkzeughalter als auswechselbarer Vorsatz für ein zylindrisches, einen Hand­ griff bildendes Gehäuse der zugeordneten Antriebseinrichtung ausgebildet ist und mittels einer Bajonettkupplung stirnsei­ tig an die Antriebseinrichtung ankuppelbar ist. Der Werkzeug­ halter hat eine drehbar gelagerte Kupplungsanordnung, die über eine Klauenkupplung mit der Antriebswelle des in dem zylindrischen Gehäuse angeordneten Motors kuppelbar ist. Zur Ankupplung der auswechselbaren Rotationswerkzeuge ist eine Magnetkupplung vorgesehen. Die Werkzeuge müssen daher einen Schaft aus magnetisierbarem Metall haben. Die als Bajonett­ kupplung ausgebildete Halter-Antriebs-Kupplung ist nur bei ausreichendem Kraftaufwand schnell lösbar bzw. herstellbar und kann bei häufigem Gebrauch ausleiern. Die Herstellung der Bajonettkupplung ist wegen der Notwendigkeit der Herstellung hintergreifbarer Vorsprünge und entsprechender Ausnehmungen kompliziert und teuer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung mit einem im angekoppelten Zustand gut handhabbaren Werkzeug­ halters zu schaffen, der an die zugeordnete Antriebseinrich­ tung schnell und einfach ankuppelbar ist. Insbesondere soll die Halter-Antriebskupplung in der Herstellung einfach sein und auch bei häufigem Auswechseln im wesentlichen verschleiß­ frei arbeiten.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine Vorrich­ tung mit den Merkmalen von Anspruch 1 vor.

Nach der Erfindung ist die Halter-Antriebs-Kupplung als Magnetkupplung ausgebildet. Bei einer Magnetkupplung können magnetische Kräfte zum Festhalten des Werkzeughalters an der Antriebseinheit genutzt werden. Dadurch kann eine schnelle und einfache Verbindung von Antrieb und Halter erreicht werden, da diese Teile, wenn sie in ausreichende Nähe zuein­ ander gebracht werden, sich durch die magnetischen Kräfte "von allein" aufeinander zu bewegen und aneinander festhal­ ten, ohne daß umständlich zu handhabende und verschleißträch­ tige Elemente bekannter formschlüssiger und/oder reibschlüs­ siger Verbindungen, wie Schraubverbindungen, Bajonettkupplun­ gen, oder dergleichen, vorgesehen sein müssen. Die zusammen­ wirkenden Teile der Halter-Kupplungsmittel und der Antriebs- Kupplungsmittel können haftend stumpf aneinanderstoßen, ohne daß sie gegeneinander reiben und/oder einander axial hinter­ greifen müssen. Derartige Kupplungen arbeiten unkompliziert, schnell und weitgehend verschleißfrei und ermöglichen damit ein einfaches, ggf. auch häufiges Auswechseln der Werkzeug­ halter ohne Beeinträchtigung der Langzeit-Funktionsfähigkeit der Halter-Antriebs-Kupplung. Ein schnell und leicht abnehm­ barer Werkzeughalter ist auch für Reinigungszwecke vorteil­ haft, er kann vom Antrieb schnell entfernt und gereinigt bzw. sterilisiert werden, was insbesondere bei Nagelpflegegeräten und zahnärztlichen Geräten zur Vermeidung von Ansteckungen zweckmäßig ist. Die erforderliche Haltekraft kann durch entsprechende Ausbildung der zusammenwirkenden magnetischen bzw. magnetisierbaren Kupplungselemente auf das erforderliche Maß eingestellt werden. Die Haltekraft kann beispielsweise so stark eingestellt werden, daß ein Werkzeughalter bei einem Wurftest oder Schleudertest sich nicht von der Antriebsein­ heit löst. Die Haltekraft kann andererseits so sein, daß ein gewolltes Lösen des Halters durch manuelles Abziehen von der Antriebseinheit ohne weiteres möglich ist und/oder daß die Magnetkupplung eine Art Sollbruchstelle bildet, die bei­ spielsweise dann zum Lösen des Werkzeughalters von der An­ triebseinheit führt, wenn Geräte bei unbedachter Handhabung hinfallen. Hierdurch können größere Schäden an Werkzeughalter und/oder Antriebseinheit vermieden werden.

Es ist möglich, ein Werkzeug in den Werkzeughalter derart zu integrieren, daß es ohne Aufwand nur gemeinsam mit dem Werkzeughalter ausgewechselt werden kann. Vorzugsweise ist jedoch eine leichte Auswechselung von Werkzeugen an einem Werkzeughalter vorgesehen, wozu die Werkzeug-Kupplungsmittel zur vorzugsweise manuell lösbaren und herstellbaren, kraft­ übertragenden Ankopplung des Werkzeuges an einem Werkzeughal­ ter ausgebildet sind.

Der Werkzeughalter kann, wie bei dem beschriebenen zahnärzt­ lichen Gerät, als Vorsatzgerät ausgebildet sein, das an einen geeigneten Handgriff angekuppelt wird und selbst bei der Benutzung der Gesamtanordnung nicht oder beispielsweise nur mit den Fingerspitzen zur besseren Führung berührt wird. Es kann auch so sein, daß die Antriebseinheit als ein an einen handgriffartigen Werkzeughalter, vorzugsweise an dessen werkzeugabgewandten Ende, ankoppelbarer, mit dem Werkzeughal­ ter bewegbarer Antriebsblock ausgebildet ist, dessen axiale Länge vorzugsweise geringer ist als die axiale Länge des Werkzeughalters und/oder daß die Antriebseinheit und der Werkzeughalter im gekoppelten Zustand gemeinsam einen Hand­ griff bilden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Werkzeughalter als während der Benutzung zu ergreifender, insbesondere im wesentlichen rotationssymmetrisch zu seiner Längsachse geformter Handgriff ausgebildet, der je nach Anwendung eine im wesentlichen von der gesamten Hand bequem umgreifbare Dicke haben kann und/oder mindestens in einem werkzeugseitigen Abschnitt schreibstiftartig schlank sein kann, was eine besonders feinfühlige Führung des Werkzeuges ermöglicht.

Es hat sich besonders bewährt, wenn einer Antriebseinheit ein Satz unterschiedlich geformter und/oder unterschiedlich dimensionierter, und/oder aus unterschiedlichen Materialien oder Materialkombinationen hergestellter, vorzugsweise handgriffartiger Werkzeughalter zugeordnet ist, wobei die Halter vorzugsweise identische Halter-Kupplungsmittel haben, Insbesondere in Verbindung mit der eine leichte Auswechslung ermöglichenden Magnetkupplung kann auf diese Weise eine einzige Antriebseinheit in Verbindung mit unterschiedlichen Werkzeughaltern genutzt werden. Es können beispielsweise Sätze mit verschiedenen Griffgrößen für Erwachsene und Kinder bereitgestellt werden. Auch für die jeweilige Einsatzart, beispielsweise Fußpflege, Maniküre, Bearbeitung kleiner Werkstücke oder dergleichen, können verschieden geformte Werkzeughalter vorgesehen sein, die eine optimale Arbeits­ haltung schon weitgehen vorgeben können.

Der Aufbau einer Magnetkupplung läßt dem Fachmann viel Gestaltungsspielraum, da gesonderte Mittel zum axialen Festhalten der aneinander zu kuppelnden Teile zwar vorgesehen sein können, aber dank der Haltemagnete nicht vorgesehen werden müssen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat ein Kupplungsmittel der Halter-Antriebs-Kupplung, vorzugsweise das Halter-Kupplungsmittel, mindestens einen, vorzugsweise in einer formangepaßten Ausnehmung axial unbeweglich befestig­ ten, beispielsweise eingeklebten oder eingeklemmten Perma­ nentmagneten, beispielsweise aus Kobald-Samarium. Zur Bereit­ stellung einer ausreichenden Haltekraft hat dieser vorzugs­ weise eine freiliegende, insbesondere ebene axiale Stirn­ fläche oder Polfläche, die zum flächigen Berührungskontakt mit einem aus magnetischem oder magnetisierbarem Material, beispielsweise aus magnetisierbarem Stahl gefertigten Teil des anderen Kupplungsmittels vorgesehen ist. Bei einer Ausführungsform sind mehrere in Umfangsrichtung der Halter- Antriebs-Kupplung vorzugsweise gleichmäßig verteilt angeord­ nete, vorzugsweise identisch ausgebildete Permanentmagnete vorgesehen, die zur Erzeugung einer symmetrischen Haltekraft insbesondere paarweise diametral gegenüberliegen und/oder deren freiliegende Stirnflächen oder Polflächen in einer Ebene liegen können. Es ist auch möglich, mindestens einen vorzugs­ weise koaxial zu der Kupplungsachse angeordneten, ringför­ migen Permanentmagneten vorzusehen.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß die komplementären, zusammenwirkenden Kupplungsmittel der Halter-Antriebs-Kupplung, vorzugsweise unbegrenzt, axial gegeneinander verdrehbar sind, so daß Werkzeughalter und Antriebseinheit unter Beibehaltung der axialen Haltekraft in verschiedenen Drehstellung zueinander stehen können. Diese Ausbildung ist besonders vorteilhaft in Verbindung mit einer Magnetkupplung zu realisieren, da bei dieser das axiale Festhalten der zusammenwirkenden Kupplungs­ teile aneinander allein durch magnetische Kräfte bewirkt werden kann, so daß die zusammenwirkenden Kupplungsteile rotationssymmetrisch ausgelegt werden können. Es müssen keine ggf. gewindeartigen radialen Vorsprünge und/oder Ausnehmungen vorgesehen werden, wie sie bei Rastverbindungen oder den beschriebenen Schraub- oder Bajonettkupplungen vorgesehen werden müssen. Rotationssymmetrische Kupplungsteile können besonders einfach beispielsweise durch Drehen und/oder Bohren hergestellt werden und können beispielsweise zylindrische und/oder kegelförmige oder kugelstumpfförmige Abschnitte aufweisen.

Eine unbegrenzt drehbare Halter-Antriebs-Kupplung, die auch bei nicht magnetisch arbeitenden Kupplungen vorteilhaft sein kann, hat sich insbesondere bei einer Ausführungsform be­ währt, bei der die Antriebseinheit eine flexible Welle zur beweglichen Verbindung des Werkzeughalters mit einer entfernt von dem Werkzeughalter anordenbaren Motoreinheit aufweist, wobei die Antriebs-Kupplungsmittel an einem Ende der flexi­ blen Welle vorgesehen sind. Dank der vorzugsweise freien axialen Drehbarkeit des Werkzeughalters gegenüber der An­ triebswelle ist ein besonders ermüdungsfreies Arbeiten möglich, da die Antriebswelle bei Bewegung und ggf. axialer Drehung des Werkzeughalters im wesentlichen nicht auf Torsion belastet wird und dadurch weder Rückstellkräfte auf den Werkzeughalter ausübt noch selbst durch Torsionskräfte ungünstig belastet wird.

Die flexible Welle kann fest an der Motoreinheit befestigt sein oder aber über eine Schraubkupplung, Bajonettkupplung oder in anderer bekannter Weise mit dieser lösbar verbindbar sein. Die flexible Welle einer bevorzugten Antriebseinrich­ tung hat dagegen an dem den Antriebs-Kupplungsmitteln gegen­ überliegenden Ende Motor-Kupplungsmittel zur lösbaren Verbin­ dung der flexiblen Welle mit der Motoreinheit, die im wesent­ lichen identisch mit den Antriebs-Kupplungsmitteln ausgebil­ det sind. Es kann sich also bei den motorseitigen und halter­ seitigen Kupplungsmitteln um Gleichteile handeln, wodurch die Welle in beliebiger Ausrichtung verwendet werden kann, ohne daß der Benutzer beim Zusammenbau der Einrichtung über die richtige Ausrichtung der Welle nachdenken müßte. Eine Wende- Welle mit beidseitig identischen Kupplungsmitteln ist zudem fertigungstechnisch günstig. Wenn zwischen flexibler Welle und Motor eine Magnetkupplung vorgesehen ist, können an dieser Stelle ähnliche Vorteile erreicht werden, wie im Bereich der Halter-Antriebskupplung, insbesondere eine freie axiale Drehbarkeit und die damit verbundene, für die flexible Welle schonende torsionskraftfreie Halterung.

Eine Weiterbildung der flexiblen Welle, die auch bei anderen flexiblen Wellen ohne erfindungsgemäße Kupplungsmittel vorteilhaft sein kann, hat allgemein in Längsrichtung der Welle verlaufende elektrische Leiter zur elektrisch leitenden Verbindung von zugeordneten elektrischen Kontakten des Werkzeughalters mit zugeordneten elektrischen Kontakten der Motoreinheit. Die elektrischen Leiter verlaufen vorzugsweise an und/oder innerhalb des die Antriebswelle umgebenden Schlauches. Sie können beispielsweise wendelförmig in das Material des flexiblen Schlauches eingeflochten sein, so daß auch bei starker Biegung der flexiblen Welle die Gefahr eines Kabelbruchs vermieden wird. Alternativ oder zusätzlich könnten auch Lichtleiter zur Signalübertragung zwischen Werkzeughalter und Antriebsblock verwendet werden. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, das Innere des Schlauches als Gasleitung einer Absaugeinrichtung zu nutzen, über die Schleifstäube oder andere Verunreinigungen aus dem Werkzeug­ bereich abgesogen werden können und/oder es kann motorseitig ein Gebläse vorgesehen sein, das durch den Schlauch Luft zur Kühlung des Werkzeuges bläst. Der Werkzeughalter kann ent­ sprechende Gaskanäle aufweisen.

Ein zweckmäßig zum Zusammenwirken mit einer derartigen Welle ausgebildeter Werkzeughalter einer Ausführungsform der Erfindung hat eine Bedienungseinrichtung zur Steuerung der Motoreinheit, wobei die Bedienungseinrichtung, die Druck­ schalter und/oder Schiebeschalter und/oder Anzeigeeinrichtun­ gen aufweisen kann, die über Leiter in der Welle mit der Steuereinheit der Motoreinheit verbunden werden kann. Ein Benutzer muß also nicht mehr zur Motoreinheit greifen, um beispielsweise verschiedene Drehzahlen des Motors einzustel­ len, sondern kann seine ganze Aufmerksamkeit im Bereich des Werkzeuges bzw. Werkzeughalters belassen und von dort die gewünschten Einstellungen vornehmen.

Für manche Anwendungen kann es ausreichen, wenn die Motorein­ heit eine oder mehrere fest vorgegebene Drehgeschwindigkeiten ermöglicht. Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist eine vorzugsweise in der Motoreinheit selbst angeordnete, insbe­ sondere mindestens einen Mikroprozessor aufweisende Motor- Steuereinrichtung vorgesehen, die zur lastabhängigen und/oder zur programmgesteuerten Steuerung des Motors ausgebildet ist. Über eine lastabhängige Steuerung kann im wesentlichen unabhängig vom Arbeitsdruck des Werkzeuges eine im wesent­ lichen konstante Drehzahl gewährleistet werden, so daß beispielsweise beim Schleifen über Variation des Arbeits­ druckes der erreichbare Abtrag in vorhersehbarer Weise durch den Benutzer bestimmt werden kann. Eine Programmsteuerung kann mehrere Standardprogramme beinhalten, zwischen denen für bestimmte Behandlungsarten frei gewählt werden kann. Erfor­ derlichenfalls können Drehzahl und/oder Drehmoment auf die spezielle Anwendung abgestimmt werden, beispielsweise abhän­ gig von der Art des verwendeten Werkzeuges niedrige Drehzah­ len für Hobel oder dergleichen und hohe Drehzahlen für Schleifer-oder Poliervorsätze. Motor und/oder Motorsteuerung können in einem auch zur Aufnahme und zum Transport von Werkzeugen, Werkzeughalter und Welle vorgesehenen verschließ­ baren Behälter angeordnet sein, der beispielsweise einen Klappdeckel hat, an dessen Außenseite Bedienelemente für die Vorrichtung vorgesehen sein können. Bedienelemente können zusätzlich oder alternativ auch in dem Behälter vorgesehen sein.

Die Kupplungsanordnung sorgt innerhalb des Werkzeughalters für eine Übertragung der Kraft der sich drehenden Antriebs­ welle auf das anzutreibende Werkzeug, das normalerweise ein Rotationswerkzeug ist, in anderen Fällen aber beispielsweise auch ein linear hin- und herbewegliches Werkzeug sein kann, wenn die Kupplungsanordnung eine entsprechende Umlenkeinrich­ tung, beispielsweise eine Nockenanordnung, umfaßt. Bei bevorzugten Ausführungsformen hat die Kupplungsanordnung ein vorzugsweise rotationssymmetrisches, insbesondere zylin­ drisches Kupplungsstück, das in einem Gehäuse des Werkzeug­ halters mittels Gleitlager und/oder Wälzlager drehbar gela­ gert und axial vorzugsweise im wesentlichen unbeweglich gehalten ist und an dem die Wellen-Kupplungsmittel und die Antriebs-Kupplungsmittel vorgesehen sind.

Bei einigen Ausführungen sind besonders torsionsstabile, einfach herzustellende einstückige Kupplungsstücke vorgese­ hen. Bei anderen Ausführungsformen ist das Kupplungsstück mehrteilig, wobei insbesondere ein erstes Kupplungsteil, vorzugsweise mit den Werkzeug-Kupplungsmitteln oder Teilen davon, und axial anschließend ein gesondertes zweites Kupp­ lungsteil, vorzugsweise mit den Wellen-Kupplungsmitteln vorgesehen ist. Die Kupplungsteile können bei Bedarf aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sein, beispiels­ weise aus Metall oder Kunststoff. Je nach Prinzip der Kupp­ lung können die axial benachbarten Kupplungsteile drehfest, aber normalerweise lösbar miteinander verbindbar sein, beispielsweise über entsprechende Stirnverzahnungen, oder sie können relativ zueinander, vorzugsweise unbegrenzt, verdreh­ bar sein.

Eine bezüglich Herstellung und Zusammenbau besonders vorteil­ hafte Ausbildung zeichnet sich dadurch aus, daß das Kupp­ lungsstück oder mindestens eines der Kupplungsteile aus entlang Längsflächen aneinanderstoßenden Halbschalen aufge­ baut ist. Diese können vollständig voneinander trennbar und beispielsweise werkzeuglos miteinander verbindbar, insbeson­ dere verrastbar sein. Bei anderen Ausführungsformen ist eine gelenkige, vorzugsweise längsverlaufende Verbindung der Halbschalen vorgesehen, die bei Fertigung aus Kunststoff, beispielsweise als bei der Herstellung verbleibendes Film­ scharnier ausgebildet sein kann.

Die Werkzeug-Kupplungsmittel können zur drehfesten Verbindung mit dem Werkzeug ausgebildet sein und beispielsweise ein unrundes, insbesondere im Querschnitt quadratisches Einführ­ loch aufweisen, in das ein entsprechend querschnittsangepaß­ ter Abschnitt des Werkzeugschaftes einführbar ist. Zur Vermeidung des Herausfallens eines eingeführten Werkzeuges können entsprechende Formschluß-Elemente wie Klinken, Rasten oder dergleichen vorgesehen sein. In der genannten US-Patent­ schrift 4 378 212 oder der Europäischen Patentschrift EP 314 082 sind auch schon Werkzeug-Kupplungsmittel mit Permanent­ magneten zum axialen Festhalten der Werkzeuge vorgeschlagen worden. Bei diesen ist nachteilig, daß das Schaftmaterial des Werkzeuges magnetisierbar sein muß, um die gewünschte Halte­ wirkung zu erreichen.

Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung weisen die Werkzeug-Kupplungsmittel eine Klemmeinrichtung zum axialen Festhalten des Werkzeuges bzw. Werkzeugschaftes auf. Klemm­ einrichtungen funktionieren weitgehend unabhängig von dem Material des Werkzeugschaftes, der beispielsweise aus magne­ tisierbarem oder nicht magnetisierbarem Metall, insbesondere Stahl und/oder Keramik und/oder Kunststoff bestehen kann. Eine Klemmeinrichtung kann elastisch federnde Halteelemente aufweisen und/oder Quetschelemente, bei denen es im Material der Elemente zu weitgehend reversiblen materialverdrängenden Verformungen kommt. Bei bevorzugten Klemmeinrichtungen sind ein oder mehrere axial verlaufende Klemmelemente, d. h. Federelemente und/oder Quetschelemente vorgesehen, die in Umfangsrichtung mit Umfangsabstand gegeneinander versetzt angeordnet und zur Erzeugung symmetrischer Klemmkräfte insbesondere paarweise einander diametral gegenüber liegen können. Die Klemmelemente können insbesondere einstückig mit dem Kupplungsstück oder dem ersten Kupplungsteil ausgebildet sein oder an einem gesonderten Teil. Wenn geringe Klemmkräfte ausreichen und ein leichtes Einführen erwünscht ist, können sie ein festgehaltenes und ein freies axiales Ende haben. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Klemmelemente axial beidseitig festgehalten, wobei sie insbesondere in einem vorzugsweise hülsenförmigen, insbesondere metallischen Federkäfig angeordnet sind, der eine besonders große Halte­ kraft bereitstellt. Bei anderen Ausführungsformen hat die Klemmeinrichtung eine längsgeschlitzte Klemmhülse, die aus elastisch flexiblem Material, insbesondere aus geeignetem Metall oder Kunststoff gefertigt sein kann. Bei einer Ausfüh­ rungsform ist das erste, werkzeugseitige Kupplungsteil eines zweiteiligen Kupplungsstückes als längsgeschlitzte Klemmhülse ausgebildet.

Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausfüh­ rungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein können.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläu­ tert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen handgriffartigen Werkzeughalter einer Ausführungsform der Erfindung, der mittels einer Magnetkupplung mit einer biegsamen Welle verbunden ist,

Fig. 2 ein Beispiel für ein an den Werkzeughalter ankuppelbares Rotationswerkzeug,

Fig. 3 eine Ausführungsform eines einteiligen Kupp­ lungsstücks mit einem Federkäfig zum axialen Festhalten des Werkzeuges,

Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung des Details IV in Fig. 3,

Fig. 5 eine mit einem durchgehenden Längsschlitz versehene Klemmhülse einer anderen Ausfüh­ rungsform,

Fig. 6 ein aus zwei ineinander verrastbaren Halbscha­ len aufgebautes Kupplungsstück,

Fig. 7(a) ein zweiteiliges Kupplungsstück mit zwei axial aneinanderstoßenden Kupplungsteilen, wobei die Kupplungsteile axial gegeneinander drehbar sind,

Fig. 7(b) ein Detail aus Fig. 7(a),

Fig. 8(a) ein zweiteiliges Kupplungsstück, bei dem die axial aneinanderstoßenden Kupplungsteile mit­ tels einer Stirnverzahnung drehfest miteinan­ der verbindbar sind,

Fig. 8(b) ein Detail aus Fig. 8(a) mit einer Klemmein­ richtung mit vier axialen Quetschelementen,

Fig. 9 eine Klemmeinrichtung einer anderen Ausfüh­ rungsform mit zwei in Umfangsrichtung verlau­ fenden, wulstartigen Quetschelementen,

Fig. 10 ein erstes Kupplungsteil einer anderen Ausfüh­ rungsform mit axialen Quetschelementen,

Fig. 11(a) eine perspektivische Ansicht einer Klemmein­ richtung einer anderen Ausführungsform,

Fig. 11(b) eine axiale Ansicht des Kupplungsteils aus Fig. 11(a),

Fig. 12 ein einteiliges Kupplungsstück mit einer stirnseitigen Federscheibe zum axialen Fest­ halten des Werkzeuges.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die teilweise geschnittene Seitenansicht in Fig. 1 zeigt einen handgriffartigen Werkzeughalter 1, der mittels einer Magnetkupplung 2 am vorderen Ende einer biegsamen Welle 3 ausschließlich durch magnetische Kräfte festgehalten ist. Der Werkzeughalter hat ein etwas über fingerlanges, generell flaschenförmiges Gehäuse 4, das aus drei miteinander ver­ schraubten, im wesentlichen rotationssymmetrischen metalli­ schen Gehäuseteilen 5, 6, 7 zusammengesetzt ist und dessen vorderes, der Welle 3 abgewandtes Ende eine stirnseitige, runde Einführöffnung 8 für den Werkzeugschaft 9 eines in Fig. 2 vollständig dargestellten Rotationswerkzeuges 10 aufweist. Dieses hat im gezeigten Beispiel einen am vorderen Ende des Schaftes 9 angebrachten, kegelstumpfförmigen Schleifkopf 11 und am gegenüberliegenden Ende einen im Querschnitt quadra­ tischen, einstückig mit dem Schaft 9 ausgebildeten Einsteck­ abschnitt 12. Der beispielhaft gezeigte Werkzeugschaft 9 ist aus Edelstahl hergestellt, andere Ausführungsformen haben Werkzeugschäfte aus anderen, ggf. nicht magnetisierbaren Metallen, Kunststoff oder keramischen Werkstoffen. Das aus im wesentlichen rotationssymmetrischen Aluminium-Drehteilen zusammengesetzte Gehäuse 4 ist in seinem werkzeugseitigen Vorderabschnitt schreibstiftartig schlank und erweitert sich zur Welle 3 hin geringfügig flaschenförmig. Die äußere Oberfläche ist zur rutschsicheren Führung geringfügig aufge­ rauht, kann aber auch glatt sein. Zur rutschsicheren Führung können auch längs und/oder quer verlaufende Griffrillen oder Griffleisten vorgesehen sein. Bei einer nicht gezeigten Ausführungsform hat der Werkzeughalter eine nicht rotations­ symmetrische, sondern asymmetrische Form, insbesondere mit quer zur Längsrichtung verlaufenden Griffmulden. Derartige griffgünstige, ergonomisch geformte Werkzeughalter können gesondert für Linkshänder und Rechtshänder ausgebildet sein und ermöglichen ein dauerhaft ermüdungsfreies Arbeiten mit guter Werkzeugführung. Ggf. mehrteilige Metallgehäuse lassen sich besonders zuverlässig reinigen bzw. sterilisieren, was zur Vermeidung von Ansteckungen sehr zweckmäßig sein kann, insbesondere bei Nagelpflegegeräten oder zahnärztlichen Geräten.

Im Inneren des vorderen Gehäuseteils 5 ist eine zylindrische, zentrische vordere Bohrung 13 vorgesehen, die unter Bildung einer Ringschulter 14 in einen hinteren, im Durchmesser kleineren, zur rückwärtigen Stirnseite des Gehäuseteils offenen Bohrungsabschnitt 15 übergeht. In der Bohrung 13 ist ein zweiteiliges Kunststoff-Kupplungsstück 16 aus reibungsar­ mem Kunststoff, beispielsweise PTFE oder POM, mit zylindri­ scher Außenkontur drehbar gleitgelagert. Das Kupplungsstück 16 hat ein vorderes, werkzeugzugewandtes erstes Kupplungsteil 17 in Form einer mit einem durchgehenden, axialen Längs­ schlitz 18 versehenen Klemmhülse, die im gezeigten Beispiel aus Kunststoff besteht, bei anderen Ausführungsformen aber auch aus federelastischem Metall hergestellt sein kann. Die Klemmhülse 17 stößt mit ihrer hinteren, ebenen Stirnseite im gezeigten, eingebauten Zustand an die ebene Stirnseite eines wellenseitigen, aus Kunststoff gefertigten zweiten Kupplungs­ teiles 19 an, dessen rückwärtige Stirnfläche an die Ring­ schulter 14 anstößt. Die Kupplungsanordnung 16 wird über eine stirnseitig in das Gehäuseteil 5 einführbare Kunststoff- Führungsbuchse 20 axial im wesentlichen unbeweglich gehalten, aber nicht eingeklemmt. Die Führungsbuchse hat eine Ring­ schulter, mit der sie mittels einer stirnseitig in das Gehäuseteil 5 einschraubbaren Kunststoff-Verschlußschraube 21 gegen eine Schulter des Gehäuseteils 5 gepreßt wird. Eine zentrische, zylindrische Bohrung 22 der feststehenden Füh­ rungsbuchse 20 dient der Führung des Schaftes 9 eines einge­ stecken Werkzeuges 10. Der Schaft 9 wird durch die Einführ­ öffnung 8 und die Führungsbuchse 20 hindurch zunächst bis in die längsgeschlitzte Hülse 17 eingesteckt, deren Innendurch­ messer bezogen auf den Schaftdurchmesser ein geringes Unter­ maß aufweist, so daß die Klemmhülse 17 durch den Schaft geringfügig aufgespreizt wird. Bei weiterer Einführung gelangt der quadratische Endabschnitt 12 in ein stirnseiti­ ges, im Querschnitt quadratisches, ggf. zur Öffnung hin trichterförmig erweitertes Einsteckloch 23 des zweiten Kupplungsteils 19. Durch den formschlüssigen Eingriff in das Einsteck-Sackloch 23 wird das eingesteckte Werkzeug drehfest mit dem zweiten Kupplungsteil 19 verbunden, während die axial im wesentlichen unbewegliche geschlitzte Klemmhülse 17 den Werkzeugschaft einklemmt und so durch Reibschluß ein Heraus­ fallen des Werkzeuges aus dem Werkzeughalter verhindert.

Die Klemmhülse 17 und das Einsteckloch 23 bilden somit Werkzeug-Kupplungsmittel zur drehfesten Ankupplung des Werkzeuges, das durch die Klemmeinrichtung 17 gegen Heraus­ fallen gesichert ist.

Der drehende Antrieb der Kupplungsanordnung 16 bzw. eines darin eingesteckten Werkzeuges erfolgt ausgehend von einer (nicht gezeigten) Motoreinheit über die biegsame Welle 3, die ein Teil der dem Werkzeughalter 1 zugeordneten Antriebsein­ heit ist. Die biegsame oder flexible Welle 3 kann nach Art bekannter Tachometerwellen, Kraftübertragungswellen o. dgl. aufgebaut sein und hat in der Regel eine aus einem flexiblen Stahldraht oder einem Stahldraht mit mehreren, wendelförmig um diesen gewickelten Lagen bestehende Antriebswelle 30, die in einer schlauchförmigen Hülle 31 gehaltert und geführt ist, wobei die Hülle 31 normalerweise aus Kunststoff oder einem gewendelten, ggf. außen kunststoffbeschichteten Stahldraht besteht, dessen Windungen dicht an dicht liegen. Das vordere Ende der Hülle 31 ist in eine zylindrische Bohrung eines Kupplungsteiles 40 eingeklebt, wobei ein aus dem Kupplungs­ teil herausragender Abschnitt der biegsamen Welle durch eine Knickschutzspirale 32 umgeben ist, die ebenfalls in die Bohrung des Kupplungsteils 40 eingeklebt ist. Im dargestell­ ten, angekuppelten Zustand ragt ein Abschnitt 33 der An­ triebswelle 30 über das vordere Ende der Hülle 31 hinaus in den Bohrungsabschnitt 15 des Gehäuseteils 5 teilweise hinein, und ein am Abschnitt 33 befestigtes, stiftförmiges, einen quadratischen Querschnitt aufweisendes Endstück 34 ragt in das formangepaßte Sackloch 24 der Kupplung 16 hinein. Ein verbleibender Abstand zwischen der kupplungsseitigen Stirn­ seite des Abschnitts 33 und dem Kupplungsteil 19 bzw. der Spitze des Stiftes 34 und dem Grund des Sackloches 24 erlaubt ein Axialspiel für die Antriebswelle. Die flexible Welle 3 ist im Bereich des mit dem Motor zu verbindenden Kupplungs­ teiles 45 genau so aufgebaut wie im Bereich des halterseiti­ gen Kupplungsteiles 40, so daß die Welle auch mit umgekehrter Ausrichtung am Werkzeughalter befestigt werden kann. Im gezeigten, angekuppelten Zustand der Welle 3 bewirkt eine durch den Motor der nicht gezeigten Motoreinheit bewirkte Drehung der Antriebswelle 30 über die drehfeste Verbindung zwischen Endstück 34 und Einsteckloch 24 eine Drehung des Kupplungsstückes 19, und damit eines in der Vierkantaufnahme 23 eingesteckten Werkzeuges.

Die flexible Welle 3, und damit die Antriebseinrichtung oder Antriebseinheit, wird mit dem Werkzeughalter 1 durch eine Halter-Antriebs-Kupplung in Form einer Magnetkupplung 2 schnell und einfach und ohne Zuhilfenahme von Werkzeugen sicher verbunden. Die halterseitigen Halter-Kupplungsmittel umfassen eine zur Kupplungsachse rotationssymmetrische, am rückwärtigen Ende des Werkzeughalters ausgebildete Einführ­ öffnung 41 mit einer durchmesserabgestuften, zylindrischen Form. Sie hat einen im Durchmesser kleineren, im mittleren Gehäuseteil 4 vorgesehenen Innenabschnitt 42 sowie einen im Durchmesser größeren, zylindrischen Außenabschnitt 43, der durch einen nach innen gerichteten, ringförmigen Bund 44 des hinteren Gehäuseteils 7 begrenzt wird, das auf das mittlere Gehäuseteil 6 axial aufgesteckt und mittels einer nicht gezeigten radialen Schraube dort festgehalten wird. Das komplementäre Antriebs-Kupplungsmittel wird durch das Kupp­ lungsteil 40 gebildet, das ein einfaches, rotationssymme­ trisches Drehteil aus magnetisierbarem Stahl ist und, wie auch am motorseitigen Kupplungsteil 45 zu erkennen ist, einen etwa kegelstumpfförmigen, stirnseitig an der Halterrückseite aufliegenden Kupplungsfuß 46 hat, über dessen ebene, halter­ seitige Kupplungsfläche ein abgestuft zylindrischer Vorsprung 47 hinausragt, der im wesentlichen seitenspielfrei, aber nicht klemmend, axial in die Einführöffnung 41 eingesteckt werden kann.

Das eingesteckte Kupplungsteil 40 wird durch sechs gleich­ mäßig um die Halterachse herum angeordnete, zylindrische Permanentmagnete axial festgehalten, die die andere Komponen­ te der Halter-Kupplungsmittel bilden und von denen zwei diametral gegenüberliegende Permanentmagnete 48, 49 gezeigt sind. Beim Zusammenbau des Halters 1 werden die Permanent­ magnete in entsprechende formangepaßte, zylindrische Bohrun­ gen 50, 51 eingesteckt und werden in den Bohrungen durch das aufgeschraubte, hintere Gehäuseteil 7 festgehalten, dessen nach innen gerichteter Ringbund 44 die rückwärtigen Öffnungen der Aufnahmebohrungen 50, 51 jeweils an deren Außenumfang geringfügig überlappt und damit die Permanentmagnete in ihren Aufnahmen festhält. Die Permanentmagnete haben dem Kupplungs­ teil 40 zugewandte, ebene hintere Polflächen, an die das Kupplungsteil 40 im eingekuppelten Zustand flächig bzw. stumpf anstößt, wodurch eine ausreichende Haltekraft gewähr­ leistet ist. Bei der gezeigten Ausführungsform beträgt die freiliegende Gesamt-Polfläche der Permanentmagnete mehr als 50 mm² oder 100 mm², insbesondere ca. 110 mm², während die radial außerhalb des Einsteckloches 42 liegende Querschnitts­ fläche, in der die Kupplungsteile stumpf aneinanderstoßen, ca. 350 mm² beträgt. Dadurch wird eine Haltekraft erzeugt, die so groß ist, daß der Werkzeughalter selbst in einem Wurftest oder Schleudertest sich nicht vom Kupplungsteil 40 löst, aber dennoch leicht manuell vom Kupplungsteil 43 lösbar ist, wenn dies gewünscht ist. Bei einer anderen Ausführungs­ form ist statt der sechs Permanentmagnete ein konzentrisch zur Halterachse angeordneter Ringmagnet vorgesehen. Selbst­ verständlich können ein oder mehrere Magnete auch den an­ triebsseitigen Antriebs-Kupplungsmitteln zugeordnet sein. Das Werkzeughaltergehäuse, insbesondere das dem Kupplungsteil 40 zugewandte hintere Gehäuseteil 7, kann zur Verstärkung der Haltekraft auch aus einem magnetflußverstärkenden, magneti­ sierbaren Material hergestellt sein.

Die Teile der Magnetkupplung 2 sind aufgrund ihrer Rotations­ symmetrie vollständig axial gegeneinander verdrehbar, ohne daß das ausschließlich durch die Magnete bewirkte axiale Festhalten der aneinandergekuppelten Elemente beeinträchtigt wird. Dadurch wird insbesondere in Verbindung mit biegsamen Wellen eine gute Beweglichkeit des Werkzeughalters gewähr­ leistet, ohne daß diese durch rückstellend wirkende Torsions­ kräfte in der Welle beeinträchtigt würde. Die zusammenwirken­ den Paßflächen der Kupplungsteile können auch Kegelflächenab­ schnitte aufweisen, wodurch ggf. das Einstecken erleichtert werden kann.

In den Fig. 3 bis 12 sind verschiedene Kupplungsanordnun­ gen gezeigt, die anstatt der in Fig. 1 gezeigten Kupplungsan­ ordnung in den Halter 1 eingebaut werden können und die, genau wie die Kupplungsanordnung in Fig. 1, auch bei anderen als erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtungen vorteilhaft einsetzbar sind. Allen Ausführungsformen gemeinsam ist eine dem Einsteckloch 24 entsprechende Vierkantaufnahme für das Endstück der Antriebswelle. Die Wellen-Kupplungsmittel können jedoch auch andere zur vorzugsweise drehfesten Verbindung mit der Antriebswelle vorgesehene Einrichtungen aufweisen, beispielsweise Vorsprünge, die in entsprechende Ausnehmungen des Wellenendes formschlüssig einführbar sind. Die Ausführung der Kupplungsanordnung nach Fig. 3 und 4 hat ein ein­ teiliges, zylindrisches Kunststoff-Kupplungsstück 55, dessen werkzeugzugewandtes Ende eine zylindrische Aufnahmeöffnung 56 für einen metallischen Federkäfig 57 aufweist, wobei sich rückwärtig an die Aufnahmeöffnung ein dem Querschnitt des Einsteckabschnittes 12 angepaßtes Einsteckloch 58 anschließt. Der in der Aufnahme 56 beispielsweise durch Einkleben des hinteren Teils 59 befestigte, generell etwa zylindrische Federkäfig 57 hat zwischen stirnseitigen Halteringen 59, 60 sechs gleichmäßig um den Umfang des Federkäfigs herum ver­ teilte, schmale, nach innen gekrümmte, als elastische Feder­ zungen 61 ausgebildete Klemmelemente, die in Umfangsrichtung mit Umfangsabstand gegeneinander versetzt angeordnet sind und einander paarweise diametral gegenüberliegen.

Durch den Federkäfig 57 ist eine Klemmeinrichtung mit wegen der beidseitigen Halterung der Federzungen relativ starker Haltekraft gegen axiales Herausfallen des Werkzeuges gebil­ det. Das eingesteckte Werkzeug spreizt die Federzungen auseinander, wobei sich der axial beweglich geführte Halte­ ring 60 geringfügig zur Einführöffnung hin verschiebt. Ein zylindrischer Werkzeugschaft ohne Einsteckabschnitt 12 könnte in einem derartigen Federkäfig derart gehalten sein, daß eine gewisse axiale Drehung bzw. ein Durchrutschen ermöglicht wird. Dies kann als Sicherungseinrichtung gegen Überbelastung gewünscht sein. Ein Durchrutschen könnte beispielsweise dadurch verhindert werden, daß der Werkzeugschaft Längsrillen oder Längsstege aufweist, die in die Zwischenräume zwischen den Federzungen 61 eingreifen können und so eine drehfeste Verbindung schaffen. Ein Einsteckloch der Art des Loches 58 und entsprechende Einsteckabschnitte 12 am Werkzeug 10 können dann entfallen. Auch an anderer Stelle des Antriebsstranges zwischen Motor und Werkzeug kann eine Rutschkupplung vor­ gesehen sein, beispielsweise im Bereich der Wellen-Kupplungs­ mittel, der Motor-Kupplungsmittel oder innerhalb der Kupp­ lungsanordnung.

In Fig. 5 ist eine zur Einklemmung des eingeführten Werkzeu­ ges vorgesehene, mit einem durchgehenden Längsschlitz 65 versehene, im Querschnitt etwa sechseckige, metallische Klemmhülse einer anderen Ausführungsform einer Kupplungsan­ ordnung gezeigt, deren Kupplungsstück etwa wie das Kupplungs­ stück in den Fig. 3 und 4 aufgebaut sein kann und eine stirnseitige Aufnahme für die Klemmhülse 66 hat. Im Gegensatz zur Klemmhülse 17 aus Fig. 1 ist diese Klemmhülse ein geson­ dertes, metallisches Teil, das in ein einteiliges Kunststoff- Kupplungsstück stirnseitig eingebaut wird.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 wird ein in axialer Richtung ununterbrochenes Kupplungsstück 70 durch zwei entlang ebener Längsflächen aufeinanderlegbarer Halbschalen 71, 72 gebildet, die, wie in Fig. 6 gezeigt, vollständig voneinander getrennt werden können und beim Zusammenbau des Kupplungsstückes über jeweils in den axialen Endbereichen angeordnete Rasteinrichtung 73 fest miteinander verbunden werden können. Bei den Halbschalen 71, 72 handelt es sich um einteilige Spritzguß-Kunststoffteile, an denen die Rastein­ richtungen in Form von Ausnehmungen mit hintergreifbaren Vorsprüngen bzw. Rastzungen mit Haltevorsprüngen ausgebildet sind. Auch bei dieser Ausführungsform ist zur drehfesten Verbindung mit dem Werkzeugschaft ein durch entsprechende Ausnehmungen gebildetes, im Querschnitt quadratisches Ein­ steckloch 74 vorgesehen und zum axialen Festhalten des Werkzeuges eine Klemmeinrichtung. Diese weist zwei im zusam­ mengebauten Zustand diametral gegenüberliegende, einstückig an die jeweiligen Halbschalen angeformte, gegengleich ausge­ richtete, im Querschnitt etwa V-förmige Klemmzungen 75 auf. Die elastisch federnden Klemmelemente 75 begrenzen mit ihren jeweils radial nach außen schräg abstehenden freien Enden an der Einführseite des Werkzeuges einen Querschnitt, der größer ist als der Querschnitt des Werkzeugschaftes, wobei sich dieser Querschnitt in die Tiefe der Klemmeinrichtung trich­ terförmig verringert. Diese einführseitige Erweiterung erleichtert das Einführen des Werkzeuges, das in einem tiefer liegenden Bereich der Klemmelemente am Scheitelpunkt der V-Form die Klemmelemente radial auseinanderdrückt, wodurch eine ausreichende Haltekraft in axialer Richtung erreicht wird.

Das Kupplungsstück 80 der in Fig. 7 gezeigten Ausführungsform hat zwei gesonderte, in zusammengebautem Zustand axial aneinanderstoßende Kupplungsteile, wobei das werkzeugseitige, hülsenförmige erste Kupplungsteil 81 sich im eingebauten Zustand unbegrenzt gegenüber dem zweiten Kupplungsteil 82 drehen kann und bei dieser Drehung auf einem stirnseitigen, zylindrischen Fortsatz 83 des Teils 82 geführt wird. Als Besonderheit hat das der drehfesten Verbindung mit dem Werkzeug dienende Einsteckloch 84 eine als Einführhilfe dienende, trichterförmige Erweiterung 85 im Öffnungsbereich. Das erste Kupplungsteil 81 bildet eine zum axialen Festhalten des Werkzeuges dienende Klemmeinrichtung mit vier in Umfangs­ richtung gegeneinander versetzt angeordneten, elastisch federnden Klemmzungen 86, die werkzeugseitig festgehalten sind und innenliegende, freie Enden haben und die insgesamt eine etwa trichterförmige Einführöffnung für das Werkzeug bilden. Die Klemmzungen liegen im Bereich von axialen Ausneh­ mungen, die zwischen vier kreissegmentförmigen Hülsensegmen­ ten 87 vorgesehen sind, die beim Zusammenbau des Kupplungs­ teiles über den Fortsatz 83 gestülpt werden und der drehbaren Führung der Kupplungsteile gegeneinander dienen. Diese Ausführungsform zeichnet sich durch besonders leichte Ein­ führbarkeit des Werkzeuges aus, wogegen die Kraft zum Heraus­ nehmen des Werkzeuges vergleichsweise größer ist, da die nach hinten gerichteten Klemmzungen sich beim Herausziehen durch Reibungskräfte fester an den Werkzeugschaft andrücken.

Bei dem in Fig. 8 gezeigten, axial zweigeteilten Kupplungs­ stück 90 weisen die etwa gleich langen Kupplungsteile 91, 92 korrespondierende Stirnverzahnungen 93, 94 auf, durch die nach dem Zusammenbau eine drehfeste Verbindung zwischen den Kupplungsteilen hergestellt ist. Bei dieser Ausführungsform dient eine im Querschnitt quadratische Ausnehmung im ersten Kupplungsteil der drehfesten Ankopplung des Werkzeuges und zum axialen Festhalten ist eine Klemmeinrichtung vorgesehen, die im wesentlichen aus vier in Umfangsrichtung gegeneinander versetzten, axial verlaufenden Quetschwülsten 95 an der Innenseite einer dem Durchmesser des Werkzeugschaftes ange­ paßten, zylindrischen Einführöffnung 96 besteht. Das erste Kupplungsteil 91 und die integral damit ausgebildeten Quetschwülste 95 bestehen aus reversibel verformbarem Kunst­ stoff, so daß sich die Form der Quetschwülste nach Entnahme des Werkzeuges in relativ kurzer Zeit wieder herstellt.

Fig. 9 zeigt eine andere Ausführungsform einer über Material­ verdrängung funktionierenden Klemmeinrichtung 100 mit zwei diametral gegenüberliegenden, jeweils einen Kreisbogen von ca. 90° einnehmenden Quetschwülsten 101, deren der Einführ­ öffnung 102 zugewandten Flanken relativ flach in einem Winkel von ca. 20° zur Kupplungsachse angeschrägt sind, so daß sie sich bei nicht zu schnellem Einführen des Werkzeugschaftes unter Materialverdrängung verformen können und den Werkzeug­ schaft einklemmen. Zur drehfesten Halterung des Einsteckab­ schnittes 12 sind in der ansonsten zylindrischen Öffnung, deren Durchmesser geringfügig größer ist als der Durchmesser des Werkzeugschaftes, kreisabschnittförmige, mit parallelen Flächen aufeinander zugerichtete, diametrale Materialab­ schnitte 103 vorgesehen.

Die Klemmeinrichtung 110 in Fig. 10 hat drei in Umfangsrich­ tung versetzte, axial verlaufende Quetschelemente 111, die zwischen axialen, von der zylindrischen Einführöffnung 112 nicht bis zur Außenseite des zylindrischen Kupplungsteils durchgehenden Längsschlitze begrenzt sind und in deren Bereich sich bei Einführen des Werkzeugschaftes verdrängtes Material bewegen kann, ohne daß der Außendurchmesser des Kupplungsteils in einer die Funktion der Kupplung beeinträch­ tigenden Weise zunehmen kann.

Bei der Klemmeinrichtung 120 der Ausführungsform nach Fig. 11 sind vier in Umfangsrichtung gegeneinander versetzte, axiale Klemmelemente 121 vorgesehen, deren aufeinander zu gerichte­ te, ebene Innenseiten einen im Querschnitt quadratischen Aufnahmeraum 122 für den Werkzeugschaft bilden (siehe Fig. 11(b)). Die lichte Weite des Aufnahmeraumes 122 zwischen parallelen, gegenüberliegenden Begrenzungsflächen ist gering­ fügig kleiner als der Durchmesser des Werkzeugschaftes, so daß die durch radial durchgehende Längsschlitze 123 voneinan­ der getrennten und dadurch radial beweglichen Klemmelemente sich nach außen wegdrücken lassen und dabei den Werkzeug­ schaft einklemmen. Eine stirnseitige, trichterförmige Ein­ führöffnung 124 erleichtert dabei das Einführen des Werkzeug­ schaftes.

Bei der Kupplungsanordnung 130 nach Fig. 12 ist an einem einteiligen Kupplungsstück auf der werkzeugseitigen Stirn­ fläche eine im Außendurchmesser runde, metallische Feder­ scheibe befestigt, die vier paarweise diametral gegenüberlie­ gende, radial nach innen gerichtete Federzungen 132 aufweist, deren freie Enden einen quadratischen Querschnitt begrenzen, der geringfügig kleiner ist als der quadratische Querschnitt des Einsteckabschnittes 12 des Werkzeuges 10. Bei dieser Ausführungsform wird das Werkzeug im Bereich des Einführab­ schnittes 12 durch die Federscheibe und das nachfolgende, quadratische Einsteckloch drehfest gehalten, während die Federzungen das Werkzeug gegen axiales Herausfallen sichern. Zum Herausnehmen des Werkzeuges muß zunächst ein Widerstand überwunden werden, der durch die radial sich am Werkzeug­ schaft abstützenden Federzungen erzeugt wird, bevor diese nach außen umschnappen und eine leichtere Entnahme des Werkzeuges ermöglichen.

Claims (23)

1. Vorrichtung zum Antreiben eines Werkzeuges, vorzugsweise eines mit einem Schaft und einem beispielsweise fräsen­ den, polierenden oder schleifenden Werkzeugkopf versehe­ nen Rotationswerkzeuges, insbesondere Nagelpflegegerät, mit einer Antriebseinheit zum Antreiben des Werkzeuges und mindestens einem zum Halten des Werkzeuges vorge­ sehenen, an die Antriebseinheit ankoppelbaren Werkzeug­ halter, der Werkzeughalter mit einer drehbaren Kupp­ lungsanordnung, die Wellen-Kupplungsmittel zur dreh­ momentübertragenden, lösbaren Verbindung mit einer Antriebswelle der Antriebseinrichtung und Werkzeug- Kupplungsmittel zur Kraftübertragung auf das Werkzeug aufweist, und mit zur Ankopplung des Werkzeughalters an die Antriebseinheit vorgesehenen Halter-Kupplungs­ mitteln, die im Zusammenwirken mit komplementären Antriebs-Kupplungsmitteln der Antriebseinheit eine Halter-Antriebs-Kupplung bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die Halter-Antriebs-Kupplung als Magnetkupplung (2) ausgebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeug-Kupplungsmittel zur vorzugsweise manuell lösbaren und herstellbaren Ankopplung von auswechsel­ baren Werkzeugen (10) an dem Werkzeughalter (1) ausge­ bildet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Werkzeughalter (1) als Handgriff ausgebil­ det ist, wobei vorzugsweise der Werkzeughalter im wesentlichen rotationssymmetrisch zu seiner Längsachse und/oder mindestens in einem werkzeugseitigen Abschnitt schreibstiftartig schlank ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einer Antriebseinheit ein Satz unterschiedlich geformter und/oder unterschiedlich dimensionierter und/oder aus unterschiedlichen Materi­ alien oder Materialkombinationen hergestellter, vorzugs­ weise handgriffartiger Werkzeughalter, vorzugsweise mit jeweils identischen Halter-Kupplungsmitteln (41, 48, 49) zugeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kupplungsmittel der Halter-Antriebs-Kupplung, vorzugsweise das Halter- Kupplungsmittel (41, 48, 49), mindestens einen, vorzugs­ weise in einer formangepaßten Ausnehmung (50, 51) befestigten, Permanentmagneten (48, 49) aufweist, der vorzugsweise eine freiliegende, insbesondere ebene Polfläche zum flächigen Berührungskontakt mit einem aus magnetisierbarem oder magnetischem Material, insbesonde­ re Stahl, gefertigten Teil (40) des anderen Kupplungs­ mittels der Halter-Antriebs-Kupplung aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine vorzugsweise gerade Vielzahl, insbesondere zwei, vier, sechs oder acht in Umfangsrichtung um die Kupplungsachse, vorzugsweise gleichmäßig, verteilt ange­ ordnete, vorzugsweise identisch ausgebildete Permanent­ magnete (48, 49) vorgesehen sind und/oder daß mindestens ein, vorzugsweise koaxial zur Kupplungsanordnung ange­ ordneter, ringförmiger Permanentmagnet vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, insbe­ sondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Halter-Kupplungsmittel (41, 48, 49) und die Antriebs-Kupplungsmittel (40), vorzugsweise unbegrenzt, axial gegeneinander verdrehbar sind.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kupplungsmittel der Halter-Antriebs-Kupplung, vorzugsweise das Halter- Kupplungsmittel, eine koaxial mit der Halter-Antriebs- Kupplung angeordnete, rotationssymmetrische, vorzugs­ weise abgestuft zylindrische, Einführöffnung (41) aufweist, und daß das andere Kupplungsmittel einen vorzugsweise gegengleich geformten Vorsprung (47) aufweist, der in die Einführöffnung im wesentlichen seitenspielfrei axial, aber nicht klemmend, einführbar ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheit eine flexible Welle (3) zur beweglichen Verbindung des Werkzeughalters (1) mit einer entfernt von dem Werkzeug­ halter anordenbaren Motoreinheit aufweist, wobei die Antriebs-Kupplungsmittel (40) an einem Ende der flexi­ blen Welle vorgesehen sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die flexible Welle an ihrem den Antriebs-Kupplungs­ mitteln (40) gegenüberliegendem Ende Motor-Kupplungs­ mittel (45) zur vorzugsweise lösbaren Verbindung der flexiblen Welle mit der Motoreinheit aufweist, wobei vorzugsweise die Motor-Kupplungsmittel (45) und die Antriebs-Kupplungsmittel (40) im wesentlichen identisch ausgebildet sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die flexible Welle elektrische Leiter zur elektrisch leitenden Verbindung von elektrischen Kontak­ ten des Werkzeughalters mit elektrischen Kontakten der Motoreinheit aufweist, wobei vorzugsweise die elek­ trischen Leiter an und/oder innerhalb eines die flexible Antriebswelle umgebenden flexiblen Schlauches angeordnet sind.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeughalter eine Bedieneinrichtung zur Steuerung der Motoreinheit auf­ weist.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinheit eine vorzugsweise in der Motoreinheit angeordnete, insbeson­ dere mit mindestens einem Mikroprozessor ausgerüstete Motor-Steuereinrichtung aufweist, die zur lastabhängigen und/oder programmgesteuerten Steuerung des Motors ausgebildet ist.

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsanordnung ein vorzugsweise rotationssymmetrisches, insbesondere zylindrisches Kupplungsstück (16; 55; 70; 80; 90; 130) aufweist, daß in einem Gehäuse (4) des Werkzeughalters (1) drehbar, und vorzugsweise axial im wesentlichen unbeweglich, gelagert ist und an dem die Werkzeug- Kupplungsmittel (17, 23; 57, 58; 66; 74, 75; 84, 86; 95, 96; 100; 110; 121; 131) und die Antriebs-Kupplungsmittel (24) vorgesehen sind.

15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsanordnung ein Kupplungsstück (16; 80; 90) mit einem ersten Kupplungs­ teil (17; 81; 91) und mindestens einem axial anschlie­ ßenden, gesonderten zweiten Kupplungsteil (19; 82; 92) aufweist, wobei die Kupplungsteile, insbesondere mittels einer Stirnverzahnung (93; 94), drehfest miteinander verbindbar sind oder unbegrenzt gegeneinander verdrehbar sind.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Kupplungsstück (70) oder mindestens eines der Kupplungsteile aus entlang von Längsflächen aneinanderstoßenden Halbschalen (71, 72) aufgebaut ist, die vorzugsweise werkzeuglos miteinander verbindbar, insbesondere verrastbar, und/oder gelenkig miteinander verbunden sind.

17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeug-Kupplungsmittel eine, insbesondere am Werkzeugschaft angreifende, Klemm­ einrichtung (17; 57; 66; 75; 86; 95; 101; 110; 120; 130) zum axialen Festhalten des Werkzeuges, aufweisen.

18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeug-Kupplungsmittel mindestens ein, vorzugsweise mehrere in Umfangsrichtung mit Umfangsabstand gegeneinander versetzt angeordnete, vorzugsweise paarweise diametral einander gegenüberlie­ gende, vorzugsweise axial verlaufende Klemmelemente (61; 75; 86; 95; 101; 111; 121; 132), insbesondere Federele­ mente (61; 75; 86; 132) und/oder Quetschelemente (95; 101; 111), aufweist, wobei vorzugsweise die Klemmelemen­ te an der Einführseite des Werkzeuges einen Querschnitt begrenzen, der größer ist als der Querschnitt des Werkzeugschaftes.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß Klemmelemente (75; 86; 95; 101; 111; 121) einstückig mit dem Kupplungsstück (70; 80; 95) oder dem ersten Kupplungsteil ausgebildet sind und/oder daß Klemmelemen­ te (61; 131) an einem gesonderten, an dem Kupplungsstück oder einem Kupplungsteil befestigbaren Klemmkörper (57; 66; 131) angeordnet sind.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmelemente (75; 86; 132) ein festgehaltenes Ende und ein, vorzugsweise von der Einführseite weg gerichtetes, freies Ende haben.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmelemente (61) axial beid­ seitig festgehalten sind, wobei sie insbesondere an einem vorzugsweise hülsenförmigen, insbesondere metalli­ schen Federkäfig (57) angeordnet sind.

22. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeug-Kupplungsmittel eine längsgeschlitzte Klemmhülse (17; 66) aufweisen, wobei vorzugsweise das erste Kupplungsteil (17) als längsgeschlitzte Klemmhülse ausgebildet ist.

23. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeug-Kupplungsmittel mindestens eine axial festgehaltene, in einer Ebene senkrecht zur Kupplungsachse ausgerichtete Federscheibe (131) aufweisen, die vorzugsweise paarweise diametral gegenüberliegende, nach innen gerichtete Federzungen (132) hat, deren freie Enden einen vorzugsweise quadra­ tischen Querschnitt begrenzen, der geringfügig kleiner ist als ein quadratischer Querschnitt eines Werkzeug­ schaft-Endabschnittes (12).