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Diese Erfindung bezieht sich auf eine flexible Werkzeugstab-Vorrichtung, insbesondere auf eine flexible Werkzeugstab-Vorrichtung mit einer Hülsrohr-Einheit, mithilfe derer die Starrheit der Werkzeugstab-Vorrichtung erhöht werden kann.
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Eine herkömmliche Werkzeugstab-Vorrichtung dient zur Anwendung in speziellen Umgebungsbedingungen, die schwer erreichbar sind, z. B. Spalte, Ecken und Schlitze. Die herkömmliche flexible Werkzeugstab-Vorrichtung umfasst einen Antriebskopf, einen dem Antriebskopf gegenüberliegenden Werkzeugkopf sowie ein flexibles Verbindungselement, das den Antriebskopf mit dem Werkzeugkopf verbindet. Der Antriebskopf ist mit einer Verlängerungsstange verbunden, die von einer Leistungsquelle wie z. B. einem Motor drehbar angetrieben wird. Der Werkzeugkopf ist mit einem Halter zur Aufnahme z. B. eines Werkzeugeinsatzes verbunden. Das flexible Verbindungselement umfasst ein mittiges Kabel sowie ein das mittige Kabel umgebendes Wellrohr. Durch das flexible Verbindungselement kann die herkömmliche flexible Werkzeugstab-Vorrichtung in verschiedenen Richtungen frei gebogen werden, jedoch reicht die Starrheit des flexiblen Verbindungselementes nicht aus, was in einer instabilen Übertragung von kinetischer Kraft von der Leistungsquelle auf den Werkzeugeinsatz resultiert.
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Aus diesem Grund ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine flexible Stab-Vorrichtung bereitzustellen, mit der die vorgenannten Nachteile aus dem Stand der Technik überwunden werden können.
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Dementsprechend umfasst eine flexible Werkzeugstab-Vorrichtung gemäß dieser Erfindung eine Innenstab-Einheit sowie eine Hülsrohr-Einheit. Die Innenstab-Einheit umfasst einen Antriebskopf, einen dem Antriebskopf gegenüberliegenden Werkzeugkopf sowie ein flexibles Verbindungselement, das den Antriebskopf mit dem Werkzeugkopf verbindet. Die Hülsrohr-Einheit ist aus einem starren Material hergestellt und umfasst ein erstes Hülsrohr sowie ein zweites Hülsrohr. Das erste Hülsrohr weist einen ersten Endabschnitt auf, der fest mit dem Antriebs- oder dem Werkzeugkopf verbunden ist. Das zweite Hülsrohr ist teleskopisch mit dem ersten Hülsrohr verbunden und relativ zum ersten Hülsrohr beweglich zwischen einer verdeckten Stellung, in der das zweite Hülsrohr mit dem jeweils anderen aus der Gruppe umfassend den Antriebs- und den Werkzeugkopf verbunden ist und zusammen mit dem ersten Hülsrohr zur Erhöhung der Starrheit der flexiblen Werkzeugstab-Vorrichtung auf das Verbindungselement aufgesteckt ist, und einer unverdeckten Stellung, in der das zweite Hülsrohr von dem jeweils anderen aus der Gruppe umfassend den Antriebs- und den Werkzeugkopf getrennt ist und somit einen Abschnitt des Verbindungselementes freigibt, so dass eine elastische Verformung des Verbindungselementes möglich ist.
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Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen. Es zeigen
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1 eine Schnittansicht der ersten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen flexiblen Werkzeugstab-Vorrichtung zur Darstellung einer zweiten Hülsrohr-Einheit in einer verdeckten Stellung,
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2 eine vergrößerte Teil-Schnittansicht eines in 1 mit „I” bezeichneten Ausschnitts,
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3 eine weitere Schnittansicht der ersten bevorzugten Ausführungsform zur Darstellung der zweiten Hülsrohr-Einheit in einer unverdeckten Stellung,
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4 eine weitere vergrößerte Teil-Schnittansicht eines in 3 mit „II” bezeichneten Ausschnitts,
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5 eine Teil-Schnittansicht der zweiten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen flexiblen Werkzeugstab-Vorrichtung zur Darstellung der zweiten Hülsrohr-Einheit in der verdeckten Stellung,
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6 eine weitere Teil-Schnittansicht der zweiten bevorzugten Ausführungsform zur Darstellung der zweiten Hülsrohr-Einheit in der unverdeckten Stellung, und
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7 eine Teil-Schnittansicht der dritten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen flexiblen Werkzeugstab-Vorrichtung.
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Bevor die vorliegende Erfindung genauer beschrieben wird, soll darauf hingewiesen werden, dass gleiche Elemente in der gesamten Offenbarung mit denselben Bezugsziffern bezeichnet werden.
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Bezugnehmend auf 1 umfasst eine flexible Werkzeugstab-Vorrichtung gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung eine Innenstab-Einheit 20 sowie eine Hülsrohr-Einheit 30.
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Die Innenstab-Einheit 20 umfasst einen Antriebskopf 21, einen dem Antriebskopf 21 gegenüberliegenden Werkzeugkopf 22 sowie ein flexibles Verbindungselement 23, das den Antriebskopf 21 mit dem Werkzeugkopf 22 verbindet. Der Antriebskopf 21 ist hohl und steht mit einer Verbindungsstange 211 in Eingriff, die von einer nicht dargestellten Leistungsquelle wie z. B. einem Motor für den Drehantrieb des Antriebskopfes 21 drehbar angetrieben wird. Der Werkzeugkopf 22 weist einen Halter 221 zur Aufnahme eines Werkzeugs wie z. B. einen Schraubendreher auf. Das Verbindungselement 23 besteht aus einem mittigen Kabel 231 sowie einem das mittige Kabel 231 umgebende Wellrohr 232. In dieser Ausführungsform weist der Antriebskopf 21 weiterhin einen der Verbindungsstange 211 gegenüberliegenden Sicherungsabschnitt 212 auf, und der Werkzeugkopf 22 weist weiterhin einen dem Halter 221 gegenüberliegenden Eingriffsabschnitt 222 auf. Das Verbindungselement 23 weist zwei Enden auf, die jeweils mit dem Sicherungsabschnitt 212 des Antriebskopfes 21 bzw. mit dem Eingriffsabschnitt 222 des Werkzeugkopfes 22 vernietet sind, so dass bei einer Drehung des Antriebskopfes 21 der Werkzeugkopf 22 über das Verbindungselement 23 drehbar angetrieben wird.
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In dieser Ausführungsform ist die Hülsrohr-Einheit 30 aus einem starren Material hergestellt und umfasst ein erstes Hülsrohr 31, ein zweites Hülsrohr 33 sowie ein drittes Hülsrohr 32. Das erste Hülsrohr 31 weist einen ersten Endabschnitt auf, der mit dem Sicherungsabschnitt 212 des Antriebskopfes 21 vernietet ist. Das dritte Hülsrohr 32 ist teleskopisch mit dem ersten Hülsrohr 31 verbunden. Das zweite Hülsrohr 33 ist teleskopisch mit dem dritten Hülsrohr 32 verbunden (d. h. das dritte Hülsrohr 32 verbindet das erste Hülsrohr 31 mit dem zweiten Hülsrohr 33) und ist relativ zu dem ersten Hülsrohr 31 beweglich zwischen einer verdeckten Stellung (siehe 1), in der das zweite Hülsrohr 33 auf den Eingriffsabschnitt 222 des Werkzeugkopfes 22 aufgeschoben ist und zusammen mit dem dritten und dem ersten Hülsrohr 32, 31 auf das Verbindungselement 23 aufgeschoben ist und somit der flexiblen Werkzeugstab-Vorrichtung Starrheit verleiht, und einer unverdeckten Stellung (siehe 3), in der das zweite Hülsrohr 33 von dem Werkzeugkopf 22 getrennt ist und einen Abschnitt des Verbindungselementes 23 freigibt, so dass eine elastische Verformung des Verbindungselementes 23 möglich ist.
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Das erste Hülsrohr 31 hat einen Außendurchmesser, der etwas kleiner ist als ein Innendurchmesser des dritten Hülsrohres 32. Das dritte Hülsrohr 32 hat einen Außendurchmesser, der etwas kleiner ist als ein Innendurchmesser des zweiten Hülsrohres 33. Das erste Hülsrohr 31 weist einen zweiten Endabschnitt auf, der dem ersten Endabschnitt des ersten Hülsrohres 31 gegenüberliegt. Das dritte Hülsrohr 32 weist einen ersten Endabschnitt auf, der den zweiten Endabschnitt des ersten Hülsrohres 31 umgibt, wenn sich das zweite Hülsrohr 33 in der verdeckten Stellung befindet, sowie einen zweiten Endabschnitt, der dem ersten Endabschnitt gegenüberliegt. Das zweite Hülsrohr 33 weist einen ersten sowie einen zweiten Endabschnitt auf, die einander gegenüberliegen. Befindet sich das zweite Hülsrohr 33 in der verdeckten Stellung, so umgibt dessen erster Endabschnitt den zweiten Endabschnitt des zweiten Hülsrohres 32, und dessen zweiter Endabschnitt ist auf den Eingriffsabschnitt 222 des Werkzeugkopfes 22 aufgeschoben.
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Bezugnehmend auf 2 und 4 weist das zweite Hülsrohr 33 eine innere Umfangsfläche auf, die mit einer ersten Ringnut 331 am ersten Endabschnitt des zweiten Hülsrohres 33 sowie einer zweiten Ringnut 333 am zweiten Endabschnitt des zweiten Hülsrohres 33 ausgebildet ist. In dieser Ausführungsform weist die erste Ringnut 331 einen sich verjüngenden Abschnitt 332 auf, der sich in eine von dem ersten Endabschnitt des zweiten Hülsrohres 33 weg weisende Richtung verjüngt, und die zweite Ringnut 333 weist einen sich verjüngenden Abschnitt 334 auf, der sich in eine gegenüberliegende, von dem zweiten Endabschnitt des zweiten Hülsrohres 33 weg weisende Richtung verjüngt. Das dritte Hülsrohr 32 weist eine äußere Umfangsfläche auf, die mit voneinander beabstandeten Aufnahmenuten 3211, 3221 am zweiten Endabschnitt des dritten Hülsrohres 32 ausgebildet und mit ersten und zweiten elastischen Eingriffsringen 322, 321 versehen ist, die in den jeweiligen Aufnahmenuten 3221, 3211 aufgenommen sind.
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Ebenso ist eine aus einem elastischen Eingriffsring und einer Eingriffsnut bestehende Anordnung zwischen dem dritten Hülsrohr 32 und dem ersten Hülsrohr 31 vorgesehen, um das dritte Hülsrohr 32 relativ zu dem ersten Hülsrohr 31 zu positionieren, wenn sich das zweite Hülsrohr 33 in der verdeckten Stellung befindet.
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Bezugnehmend auf 2 und zurückverweisend auf 1 ist das Verbindungselement 23 vollständig von der Hülsrohr-Einheit 30 verdeckt, wenn das zweite Hülsrohr 33 von der unverdeckten Stellung in die verdeckte Stellung bewegt wird. Der erste elastische Eingriffsring 322 greift in die erste Ringnut 331 des zweiten Hülsrohres 33 ein, so dass das zweite Hülsrohr 33 relativ zum dritten Hülsrohr 32 positioniert ist und das zweite Hülsrohr 33 nicht von dem dritten Hülsrohr 32 getrennt werden kann. Der sich verjüngende Abschnitt 332 der ersten Ringnut 331 erleichtert den Eingriff zwischen dem ersten elastischen Eingriffring 322 und der ersten Ringnut 331. Die Hülsrohr-Einheit 30 erhöht die Starrheit der flexiblen Werkzeugstab-Einheit der vorliegenden Erfindung und sorgt für eine stabile Übertragung von kinetischer Leistung von dem Antriebskopf 21 auf den Werkzeugkopf 22.
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Wie 3 und 4 zu entnehmen ist, kommt der erste elastische Eingriffsring 322, wenn das zweite Hülsrohr 33 von der verdeckten Stellung in die unverdeckte Stellung bewegt wird, außer Eingriff mit der ersten Ringnut 331 (siehe 2) und wird von der inneren Umfangsfläche des zweiten Hülsrohres 33 nach innen in die Aufnahmenut 3221 gedrückt, wo er festgehalten wird, während der zweite elastische Eingriffsring 321 in die zweite Ringnut 333 eingreift und somit das dritte Hülsrohr 32 relativ zu dem zweiten Hülsrohr 33 positioniert. Der sich verjüngende Abschnitt 334 erleichtert wiederum den Eingriff zwischen dem zweiten elastischen Eingriffsring 321 und der zweiten Ringnut 333. Zu diesem Zeitpunkt gibt die Hülsrohr-Einheit 30 das Verbindungselement 23 teilweise frei, wodurch eine Verformung des Verbindungselementes 23 möglich ist.
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Bezugnehmend auf 5 weist eine zweite bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen flexiblen Werkzeugstab-Vorrichtung einen ähnlichen Aufbau auf wie die erste bevorzugte Ausführungsform. Der hauptsächliche Unterschied zwischen dieser Ausführungsform und der ersten bevorzugten Ausführungsform wird im Folgenden erklärt. In dieser Ausführungsform umfasst die Hülsrohr-Einheit 40 ein erstes Hülsrohr 41, das fest mit dem Werkzeugkopf 22 verbunden ist, sowie ein zweites und ein drittes Hülsrohr 43, 42, die jeweils teleskopisch mit dem ersten Hülsrohr 41 verbunden sind. Das dritte Hülsrohr 42 hat einen Außendurchmesser, der etwas größer ist als ein Innendurchmesser des ersten Hülsrohres 41 und einen Innendurchmesser, der kleiner ist als ein Außendurchmesser des zweiten Hülsrohres 43. Das zweite Hülsrohr 43 ist beweglich zwischen der verdeckten Stellung (siehe 5) und der unverdeckten Stellung (siehe 6).
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Das dritte Hülsrohr 42 ist mit einem ersten und einem zweiten elastischen Eingriffsring 421, 422 versehen. Befindet sich das zweite Hülsrohr 43 in der verdeckten Stellung wie in 5 dargestellt, so ist der erste elastische Eingriffsring 421 von dem ersten Hülsrohr 41 entfernt und der zweite elastische Eingriffsring 422 greift in eine Ringnut des ersten Hülsrohres 41 ein. Wird das zweite Hülsrohr 43 von einem Benutzer in die unverdeckte Stellung gezogen wie in 6 dargestellt, so greift der zweite elastische Eingriffsring 422 in eine weitere Ringnut des ersten Hülsrohres 41 ein, während der erste elastische Eingriffsring 421 gegen ein Ende des ersten Hülsrohres 41 anliegt, so dass das dritte Hülsrohr 42 nicht vollständig in das erste Hülsrohr 41 zurückgezogen werden kann. Die konstruktive Verbindung zwischen dem zweiten und dem dritten Hülsrohr 43, 42 ist identisch zu der zwischen dem ersten und dem dritten Hülsrohr 41, 42, so dass der Benutzer während der nächsten Bedienung der Hülsrohr-Einheit 40 leicht auf das zweite Hülsrohr 43 zugreifen kann.
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Bezugnehmend auf 7 weist eine dritte bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Werkzeugstab-Vorrichtung abgesehen von der Art der Befestigung des ersten Hülsrohres 31 an dem Antriebskopf 21 einen ähnlichen Aufbau auf wie die erste bevorzugte Ausführungsform. In dieser Ausführungsform weist das erste Hülsrohr 31 eine zusätzliche dritte Ringnut 311 auf, und der Antriebskopf 21 ist zudem mit einem elastischen Antriebs-Eingriffsring 213 ausgebildet, der fest in die dritte Ringnut 311 des ersten Hülsrohres 31 eingreift, so dass das erste Hülsrohr 31 fest mit dem Antriebskopf 21 verbunden ist.
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Es wird darauf hingewiesen, dass in anderen Ausführungsformen der Erfindung auf das dritte Hülsrohr 32 verzichtet sein kann.
