DE2047203A1 - Elektrische Drehverbindung fur kraft getriebene Werkzeuge - Google Patents

Description

Professor Dr.-Ing.
Hobert M e 1 d a u

.Dipl.-Ing.
Gustav M e 1 d a u
- Patentanwälte ~

4850 Gutersloh ^{E 432} ^of.Dr.M/Me

Carl-Bertelsmann-Str.4

"B.S.C. COBP. ^w

eine Gesellschaft US-amerikanischen Hechtes

JUPITER (Palm-Beach, Florida, U.S.A.)

Elektrische Drehverbindung für kraftgetriebene Werkzeuge

( Die Priorität der USA-Patentanmeldung Nr.886 644 vom 19· Dezember 1969 wird in Anspruch genommen. )

Die Erfindung ist eine elektrische Drehverbindung, die in einen Handgriff eines kraftbetriebenen Werkzeuges oder dergleichen einbaubar ist; dieselbe besteht aus einem feststehenden Teil und einem drehbaren Teil, die durch ein Kugellager voneinander getrennt und derart miteinander verbunden sind, daß die Trennung der Teile in axialer Richtung v^rhinriert wird. Die Teile sind lösbar in einer zylindrischen Aussparung montiert in dem i-nde des Handgriffes des kraftbetriebenen Werkzeuges,der drehbare Teil wird relativ zu den Wänden der Aussparung auf Abstand gehalten durch ein zweites Kugellager, welches ebenfalls einen Teil des geerdeten Stromkreisea bildet für elektrische, stromführende Leiber, die sich du'Ch oder in das drehbare Teil er-

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atreoken. Dae erst» Kugellager bildet einen Teil eines elektrisohen Stromkreises des einen stromführenden Leiters j ein federbetätigter Kontakt im feststehenden Teil, der normalerweise die.. Teile zwingt auseinenderzustreben, bildet einen Teil eines elektrischen Stromkreises des anderen stromführenden Leiters.

Die Erfindung löst die Aufgabe, eine elektrische Drehverbindung der Gattung, wie sie durch dae US-Patent 3 387 250 vorgeschlagen wurde, in einen Griff eines kraftbetriebenen Werkzeuges oder dergleichen einbaubar zu machen, sodaß sie ein zu den Stromleitern gehöriges Teil darstellt, ohne daß daran Stecker und Gegenstecker vorgesehen wären·

Bs wurde erkannt, daß das zweite Kugellager als elektrischer Leiter für Fehlerströme brauchbar gemacht werden kann, ferner als eine mechanische Drehverbindung sowie als ein Stützlager für den drehbaren Teil des Drehbauteils.

Gegenstand der Erfindung ist daher die Schaffung einer zweiteiligen drehbaren, elektrischen Verbindung zwisohen beiden Teilen, die in ihren fielativlagen gehalten werden, indem sie beständig mit einem Kugellager verbunden sind. Der relativ feststehende Teil hat eine Verlängerung verringerten Durchmessers, auf die der Innenring des Kugellagers aufgepresst ist, dann mit dem festen Teil durch einen geflanschten oder abgeflachten Bord aus bildsamem Material fest verbunden ist, welcher sich axial unterhalb des Innenringes erstreckt. Der Bord ist üb >r den Innenring . abgeflacht, nachdem das Lager aufgepresst worden ist, um die Trennung von Innenring und dem festen Teil zu verhindern«

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Im Einzelnen ist die elektrische Drehverbindung in einer Aussparung in einem Handgriff eines kraftangetriebenen Werkzeuge untergebracht und hat ein relativ feststehendes Teil aus Isoliermaterial, welches in das innere Bnde der besagten Aussparung paßt und hat ein axial angeordnetes, verkürztes, aylindrisches, äußeres Ende und eine axial angeordnete Bohrung, die sioh vom äußeren Bnde derselben naoh innen erstreckt. Der dreh·* bare Teil aus Isoliermaterial· hat ein größeres inneres Bnde innerhalb der Aussparung des Werkzeuggriffes und ein äuleres zylindrisches Bnde mit verringertem Durchmesser, welches über das äußere Ende der Aussparung hinausregt· Der drehbare Teil besitzt eine zylindrische Aussparung in seinem inneren Ende, die das verringerte zylindrische» äußere Sude des feststehenden Seils aufnimmt· Sin erstes Kugellager ist mit seinem Innenring fest mit dem zylindrischen, äußeren Bnde des feststehenden Teils verbunden· Sin elektrischer Eontakt ist in der Mitte der Aussparung im drehbaren Teil angeordnet, und ein zweiter Kontakt ist am inneren Ende der Bohrung des feststehenden Teils angebracht· Sin unter Pederspannung stehender Stecker in der Bohrung stellt einen elektrischen Stromkreis zwischen besagten Eontakten her. Bin Stromleiter erstreckt sich von dem zweiten Eontakt durch den feststehenden Teil in den Handgriff. Bin zweiter Stromleiter erstreckt sich vom Innenring durch den feststehenden Teil bis in den Handgriff hinein. Sin zweites Kugellager ist mit seinem Innenring herausnehmbar an dem äußeren zylindrischen Bnde des drehbaren Teils montiert und steht mit seinem Außenring mit der Wand der Aussparung des Handgriffe in Verbindung

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und let dieselbe geerdet. Sine Dichtung schließt das äußere Ende der Aussparung unterhalb dee zweiten Kugellagers. Ein elektrisches Kabel mit drei Leitern ist mit dem äußeren Ende des drehbaren Seile verbunden» ein Leiter ist über den drehbaren Teil mit dem Innenring des zweiten Kugellagers verbunden, ein weiterer Leiter ist durch den drehbaren Teil mit dem ersten Kontakt dieses Teils verbunden, und der dritte Leiter ist Über den Drehteil mit dem Außenring dee ersten Kugellagers verbunden«

Sin weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Baueinheit dieser öettung, in der, nachdem der Innenring fest mit dem relativ festen feil verbunden ist, eine aus Feder und Deckel bestehende Baueinheit in die Mittelwand des festen !Teile eingefügt und danaoh der drehbare Teil auf den Außenring des Kugellagers aufgepreßt ist, bis daß das verschließende Bord Über den Außenring desselben eingreift und den Außenring mit dem drehbaren

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Teil fest verbindet. Auf diese Weise sind also beide Teile fest mit den betreffenden Laufringen der Kugellager verbunden, und nach Montage ist es äusserst schwierig, die Teile voneinander zu trennen.

Es ist ein weiterer Gegenstand der Erfindung, eine elektrische Drehverbindung wie oben beschrieben zu schaffen, in welcher das zweite (äussere) Kugellager als radiale Abstützung des drehbaren Teils dient, jedoch in erster Linie al» Erdleiter verwendet wird.

Es ist ein weiterer Gegenstand der Erfindung, eine elektrische Drehverbindung wie oben beschrieben zu schaffen gemäss der ursprünglichen Version, bei welcher der unter Federspannung stehende Hittelkontakt die beiden Teile zusammenzwingt, sowie die beiden Innenringe in die entgegengesetzten Richtungen, wodurch die Kugeln zwischen den Laufringen in zwangsläufigem, mechanischen und elektrischen Kontakt mit den Laufringen gehalten werden, wodurch wiederum ununterbrochene elektrische Stromkreise garantiert werden.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung einer elektrischen Drehverbindung der oben beschriebenen Art, in welcher -wie in der ursprünglichen Version, durch die Verwendung eines Kugellagers, welches eine relativ grosse Anzahl Kugeln enthält (ungefähr ¹Ij), der elektrische Strom durch diese Einrichtung infolge der Menge der Kugeln wirksam gespalten oder geteilt wird, da jede Kugel einem parallelen Stromkreis entsprechend ist. Der hierdurch entstehende Vorteil besteht dnrin, dass Funkenbildung zwischen Kugeln und Laufbahnen

durch die gleiche Anzahl paralleler Stromkreise oder Kugeln vermindert wird; die Funkenbildung ist reziprok proportional, der Anzahl der im Lager vorhandenen Kugeln.

Einige weniger wichtige Gegenstände der Erfindung werden hiernach beschrieben.

Wir werden nun die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigegebenen Zeichnungen beschreiben, die ein praktisches Ausführungsbeispiel derselben darstellen, um Fachleuten zu ermöglichen, dieselbe zu verwenden, und wir werden in den An-Sprüchen die neuen Merkmale der Konstruktion zusammenfassen sowie die neuen Kombinationen von Teilen, für welche um Schutz nachgesucht wird.

In den besagten Zeichnungen ist

Fig. 1 eine Explosionsdarstellung der Teile unserer neuen elektrischen Drehverbindung,

Fig. 2 ein vertikaler Schnitt durch die Teile, die in einer Aussparung des Handgriffes des kraftbetriebenen Werkseuges eingebracht sind.

Wie in der Zeichnung zu sehen, ist der Handgriff des kraftbetriebenen Werkzeuges T, der gewöhnlich aus Metall besteht, an seinem unteren Ende mit einer zylindrischen Aussparung T* versehen. In das innere Ende der Aussparung T* ist ein relativ feststehendes Teil 1 der elektrischen Drehverbindung eingebracht, welches vorzugsweise aus Bakalit oder einem anderen nichtleitenden Kunststoff hergestellt ist; das feste Teil 1 ist zylindrisch und weist an seinem ausseren Ende eine zylindrische Verlängerung la mit verringertem Durchmesser auf,

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die axial zur Aussparung T' angeordnet ist* Der feststehende Teil 1 ist mit Pressitz in die Aussparung T¹ eingebracht, so dass derselbe sich nicht in derselben drehen kann. Das äussere Ende der Verlängerung la ist mit einem Umfangsbord Ib versehen, für einen unten beschriebenen Zweck. Axial sum festen Teil 1 ist eine Bohrung Ic geringeren Durchmessers vorgesehen, die sich vom äusseren Ende derselben an erstreckt und in der Nähe des hinteren Endes derselben endet.

An der Verlängerung la des festen Teils 1 ist ein Kugellager mit einem Innenring 2a angeordnet, der mit Pressitz auf der zylindrischen Verlängerung la aufsitzt; der Bord Ib kann eingreifend oder abgeflacht über der Aussenfläche des Innenringes 2a liegen, um die Entfernung des Kugellagers von der Verlängerung la zu verhindern.

Der drehbare Teil 3 der elektrischen Drehverbindung hat einen geringeren Durchmesser als die Aussparung T¹ und weist eine axial angeordnete Aussparung 3* am inneren Ende ihres Umfangeβ auf, die genügt, um den Aussenring 2b des Kugellagers aufzunehmen, ebenso der äussere Endabschnitt der zylindrischen Verlängerung la, deren äusseres Ende vom Boden der Aussparung 3a, wie in Fig. 2 gezeigt, Abstand hat. Die inneren Wände der Aussparung 3* des drehbaren Teils 3 sitzen mit Pressitz um die Aussenwand des Aussenringes 2b des Kugellagers, wie in der Fig. 2 gezeigt, und das Ende des Aussparung 3a ist mit einem nach innen gerichteten Bord 3c (F ig. 2) versehen, so dass der Bord 3c, wenn das drehbare Teil 3 nach innen gegen den Aussenring 2b des Kugellagers gedrückt wird, mit Press-' sitz über dem Aussenring 2b liegt, um zu verhindern, dass η

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das drehbare Teil J vom Aussenring 2b des Kugellagere getrennt werden kann, wodurch die Teile 1 und 3 miteinander fest verbunden werden, während die freie Drehbarkeit des drehbaren Teile 3 um den festen Teil 1 ermöglicht wird. Die Wand des drehbaren Teils 3 ausserhalb der Aussparung 3a ist konisch bei 3d vermindert und mündet in einen schmaleren zylindrischen Abschnitt Jb, der aus dem offenen Ende der Aussparung T* herausragt, wie in der Fig. 2 zu sehen ist.

Ein zweites Kugellager ist zwischen dem zylindrischen Teil 3e mit verringertem Durchmesser des Teils 3 ^un<* der Wand der Aussparung T^f in der Nähe ihres äusseren Endes eingebracht, wie in der Fig. 2 gezeigt ist. Der Innenring ka. derselben sitzt mit Gleitsitz auf dem im Durchmesser verringerten zylindrischen Teil Je, während der Aussenring kb des zweiten Kugellagers mit Pressitz gegen die Wand der Aussparung T* anliegt, wobei das zweite Kugellager als mechanischer Drehteil und Stützlager für das äussere Ende des drehbaren Teils 3 dient.

Zum Abschluss des äusseren Endes der Aussparung T* ist eine flache Dichtung 5 vorgesehen, die gleitend die Wand der Aussparung T¹ berührt und den durchmesserverringerten, zylindrischen Abschnitt Je des drehbaren Teils J berührt, welche Dichtung vorzugsweise mittels eines Sprengringes 6 in ihrer Lage festgehalten wird, der in eine Ringnut Id in der Wand der Aussparung T* in der Nähe ihres äusseren Endes eingebracht ist, wie in der Fig. 2 gezeigt.

Die Kugellager 2a-2b und ka-kb dienen neben ihrer Funktion

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als mechanisches Drehteil und Stützlager für den drehbaren Teil 3 des Drehverbindungebauteils ausserdem als elektrische Leiter für die Stromkabel des Werkzeugmotors und für Fehlerströme .

Wie in der Fig. 2 gezeigt ist, ist der Aussenring hb im Punkt 7 über den metallischen Werkzeuggriff T geerdet, da der Aussenring direkt die Wand der Aussparung T¹ berührt. Der Innenring ka derselben ist, wie in Fig. 2 gezeigt, mit dem Erddraht 8 des elektrischen Kabels 9 elektrisch verbunden, welches direkt mit dem äusseren Ende des drehbaren Teils 3 iⁿ Verbindung steht und eine zusammengehörige Einheit bildet. Das elektrische Kabel 9 enthält auch eine Stromleitung 10, die sich durch die betreffende Bohrung im Körper des drehbaren Teils 3 erstreckt und mit dem Aussenring 2b des ersten Kugel lagers verbunden ist. Der Innenring 2a de· ersten Kugellagers ist elektrisch mit der Stromleitung 11 verbunden, die sich durch eine hierfür vorgesehene Bohrung erstreckt, die im feststehenden Teil 1 vorgesehen istj die Leitung 11 erstreckt sich durch die Bohrungen im Werkzeuggriff T bis zu einer Klemme des Motors (nicht gezeigt), die mit dem Werkzeuggriff T in Verbindung steht.

Das Kabel 9 enthält auch eine Stromleitung 12, die sich durch die hierfür vorgesehene Bohrung im drehbaren Teil 3 erstreckt und mit der Kontaktplatte 13, in Fig. 2 gezeigt, verbunden ist, die am Boden der Aussparung "}& des drehbaren Teils 3 gegenüber der verminderten Bohrung Ic angeordnet ist. Innerhalb der verminderten Bohrung Ic ist ein metallischer Kontaktstecker Ik der durch die Feder 15, siehe Fig. 2, aus der

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Bohrung herausgedrängt wird; Feder 15 ist aus elektrisch leitendem Material, so dass der Kontaktstecker Ik beständig gegen die Kontaktplatte 13 gedrückt wird; die Feder 15 zwingt normalerweise die Teile 1 und 3 auseinander.

Am inneren Ende der Bohrung Ic ist eine Kontaktplatte 16 angebracht, Fig. 2, die mit einer Leitung 17 elektrisch verbunden ist und die sich durch die Bohrungen im festen Teil 1 erstreckt, und deren den Griff T des Werkzeugges bis zur anderen Klemme des Motors mit dem Werkzeuggriff T verbunden ist. Die Stromleitung 12 des Kabels ist also beständig in elektrischer Verbindung durch die Kontaktplatte 13, dem Stekker Ik und Kontaktplatte 16 mit der Stromleitung 17 im Handgriff des Werkzeuges T.

In der obenerwähnten Konstruktion kann der Handgriff T gedreht oder wahlweise gehandhabt werden, ohne ein Verdrehen des Kabels 9tund das erste Kugellager 2a-2b wird als ein Teil des feststehenden Stromkreises zwischen den Leitungen 10 und 11 verwendet, während die Leitung 12 des Kabele 9 beständig in elektrischer Verbindung mit der Leitung 17 des kraftbetriebenen Werkzeugs ist. Augenscheinlich bildet das zweite Kugellager den Teil eines Erdstromkreisee, welcher den Erdleiter 8 des Kabels 9 mit dem Werkzeuggriff T verbindet .

Unsere neuartige Drehverbindung ist also ein zusammenhängender Teil der Stromverbindungen zum Werkzeuggriff T. Ebenfalls dient das zweite Kugellager 4a-4b sowohl als elektrischer Leiter für Erd- und Fehlerstrom als auch als mechanisches

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ORJGiNAL INSPECTEO

Drehteil und Stützlager für den drehbaren Teil des Drehbauteils. Der unter Federdruck stehende Kontaktstecker Ik im festen Teil 1 zwingt normalerweise die Teile 1 und 3 auseinander, der Federkontakt bildet einen Teil des Stromkreises für eine der Stromleitungen. Die Wirkung der Feder 15 des Mittelstekkers lh zwingt die beiden Teile 1 und 3 iⁿ Axialrichtung auseinander, wodurch beide Lager gezwungen werden, unter Axialdruck in maximalen Eingriff zu kommen, wodurch der ununterbrochene Durchgang der elektrischen Ströme durch die Lager garantiert wird. Durch Verwendung einer verhältnismässig grossen Anzahl von Kugeln in jedem Kugellager wird der elektrische Stromkreis, der durch die Lager geht, wirksam durch die Anzahl der Kugeln, gespalten oder geteilt, da jede Kugel einem ParallelStromkreis entspricht, wodurch verhindert wird, dass es zwischen Kugeln und Laufringen zur Funkenbildung kommt, infolge der relativ grossen Zahl von parallelen Stromkreisen durch die Kugeln hindurch.

Claims (6)

1. Professor Dr.-Ing. ja
   Bobert M β 1 d a u **■

   Dipl.-Ing.

   Gustav M e 1 d a u B 432 Prof .Dr.M/Me

   - Patentanwälte -

   (Hlttrsloa öarl-Bertelamann-8tr.4

   Patentansprüche

   Elektrische Drehverbindung zum Einbau in eine zylindrische Aussparung eines Handgriffes eines kraftgetriebenen Werkzeuges, gekennzeichnet durch

   a) einen relativ feststehenden Teil aus Isolierstoff, welcher in das Innenende der Aussparung paßt und der ein axial angeordnetes verkürztes, zylindrisches äußeres Bnde hat und eine axial angeordnete Bohrung, die sich vom äußeren Bnde derselben nach innen erstreckt,

   b) einen drehbaren Teil aus Isoliermaterial mit einem grösseren Innenende innerhalb der Aussparung und einem äußeren zylindrischen Ende mit verringertem Durchmesser, welohes über das äußere Ende der Aussparung hinausragt, Bowie einer zylindrischen Aussparung in seinem inneren End·, die das verringerte zylindrische äußere Ende des

   j feststehenden Teils aufnimmt,

   ι o) ein erstes Kugellager, dessen Innenring fest mit dem \ zylindrischen äußeren Ende des feststehenden Teils verbunden ist und einen Außenring, der innerhalb der Aussparung des drehbaren Teils fest verbunden ist,

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   d) einen ersten elektrischen Eontakt in der Aussparung des Drehteiles, einen zweiten Kontakt in der Bohrung des feststehenden Teils,

   e) einen unter Federspannung stehenden Stecker in der Bohrung, der einen elektrischen Stromkreis zwischen den Eontakten herstellt,

   f) einen ersten Stromleiter, der sich vom zweiten Zontakt durch den feststehenden Teil in den Handgriff erstreckt sowie einen zweiten Stromleiter, der sich vom Innenring durch den feststehenden Teil bis in den Handgriff hinein erstreckt,

   g) ein zweites Kugellager mit einem Innenring, herausnehmbar am äußeren zylindrischen Ende des drehbaren Teils angebaut, und einem Außenring» der mit der Wand der Aussparung des Handgriffs in Verbindung steht und über dieselbe geerdet ist,

   h) einen Verschluß für das Außenende der Aussparung unterhalb des zweiten Kugellagers»

   i) ein elektrisches Kabel mit drei Leitern mit dem äußeren Ende des drehbaren Teils verbunden, dessen einer Leiter über den drehbaren Teil mit dem Innenring dee zweiten Kugellagers verbunden ist, einem weiteren Leiter, der durch den drehbaren Teil mit dem ersten Kontakt dieses Teils verbunden ist und einem weiteren Leiter, der über den drehbaren Teil des ersten Kontaktee besagten Teils und einem dritten Leiter, der durch den drehbaren Teil mit de«; Au enring des ersten Kugellagers deri iut# «, 3 .,

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2. 2. Elektrische Drehverbindung nach Anspruch 1, dadurch ge-· .
   kennzeichnet, daß die Auflenkante des dünneren, zylindrischen, äußeren Endes des feststehenden Seile ein Bord
   aufweist, das über die Außenfläche des Innenrings das
   - erste Kugellager abschließt, um diesen Hing mit dem festen Teil fest zu verbinden.
3. 3· Elektrische Drehverbindung nach Anspruch 1* gekennzeichnet durch ein inneres Bord an der Innenkante des drehbaren
   Teile, das mit Preßsitz über der Innenfläche des Außenringes des ersten Kugellagers sitzt, um den drehbaren
   Teil mit dem Laufring fest zu verbinden.
4. 4. Elektrische Drehverbindung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Eontaktstecker, der mittels Federdruck die
   Teile in axialer Hichtung auseinander drückt, dabei die Ku geln in den Laufringen der Kugellager in zwangsläufigem
   mechanischem und elektrischem Kontakt gehalten werden und
   Stroa durch si» weiterhin, durchtritt»
5. 5» Blektriaohe Drehverbindung nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Kugellager viele Kugeln enthalten, um da durch sie geleiteten elektrischen Strom in eine Anzahl
   paralleler Ströme zu teilen und eine funkenbildung zu verhindern«

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6. 6. Handgriff eines kraftgetriebenen Werkzeugs mit einer zylindrischen Aussparung einer elektrischen Drehverbindung aus einem relativ feststehenden Teil aus Isolierstoff, der mit Preßsitz in das innere Ende dieser Aussparung paßt und einem axial angeordneten, verkürzten, zylindrischen äußeren Ende nach den Ansprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß

   a) ein zweites Kugellager, das mit seinem Innenring herausnehmbar an dem äußeren zylindrischen Ende des drehbaren Teils angebaut ist und dessen Außenring mit der Wand der Aussparung des Handgriffs in Verbindung steht und über dieselbe geerdet ist; ferner

   b) einen Dichtring, der daß äußere Ende der Aussparung unterhalb des Kugellagers verschließt,

   c) einen Sprengring in der Aussparung, der die Dichtung in ihrer Lage festhält,

   d) sowie ein elektrisches Kabel mit drei Leitern.

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