DE2335031A1

DE2335031A1 - Angetriebenes oder kraftbetaetigtes werkzeug

Info

Publication number: DE2335031A1
Application number: DE19732335031
Authority: DE
Inventors: Robert Mazepa
Original assignee: Rockwell International Corp
Current assignee: Boeing North American Inc
Priority date: 1972-07-12
Filing date: 1973-07-10
Publication date: 1974-01-24
Also published as: CH557212A; US3827510A; GB1382405A; FR2191964B3; CA1002792A; FR2191964A1

Description

ROCKWELL INTERNATIONAL
CORPORATION

600 Grant Street

Pittsburgh, Pennsylvania 15219
V.St.A.

Unser Zeichen: R 8O6

Angetriebenes oder kraftbetätigtes Werkzeug

Die Erfindung betrifft angetriebene oder kraftbetätigte Werkzeuge und bezieht sich insbesondere auf tragbare, kraftbetätigte Werkzeuge zum Schneiden oder Gewindebohren oder Räumen von Bohrungen.

Es sind bereits zahlreiche angetriebene, handbetätigte Werkzeuge zum Bohren oder Gewindebohren von Bohrungen bekannt. Beispiele derartiger Werkzeuge sind in den US-Patentschriften 1 737 431 und 1 752 422 beschrieben.

Es sind auch bereits SpezialWerkzeughalter bekannt, die einen Drehstahlkragen, wie beispielsweise einen Schneid- oder Räumstahl, wobei dieser Stahl eine Schwenk- oder Schwimmbewegung durchführen kann, um diesen Schneid- oder Räumstahl mit der Bohrung im Werkstück auszufluchten, wenn die angetriebene Spindel des Werkzeuges nicht mehr mit der Bohrung im Werkstück

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fluchtet. Beispiele derartiger Werkzeughalter und anderer flexibler Kupplungen sind in den folgenden US-Patentschriften beschrieben: 1 682 W, 1 83I 382, 2. 38I 102, 2 468 396,

2 772 09¹I, 2 826 053, 2 98I 55¹», 3 135 979, 3 173 700,

3 17I 168 und 3 359 008.

Verschiedene Antriebsmechanismen für Bohrer sind ebenfalls bekannt und sind beispielsweise in den US-Patentschriften 1 737 431, 1 752 Λ22 und 2 950 490 beschrieben.

Eine Hauptschwierigkeit beim Bohren oder Räumen mit angetriebenen Werkzeugen besteht in der Fehlfluchtung des Bohrers oder eines anderen Werkzeuges mit der Bohrung im Werkstück. Diese Probleme treten insbesondere verstärkt bei angetriebenen Handwerkzeugen auf und zwar wegen der Schwierigkeit, manuell das Werkzeug ganz genau mit der Bohrung im Werkstück auszufluchten.

Die meisten speziellen Werkzeughalter, die in den im Vorstehenden zitierten US-Patentschriften beschrieben sind, sind komplizierte und verhältnismäßig teure Konstruktionen, die in Tischmaschinen oder in Standmaschinen verwendet werden. Weil bei diesen speziellen V/erkzeughalterungen eine Bewegung des Bohrers oder des Räumers vorgesehen ist, um die Fehlfluchtung zwischen der angetriebenen Spindel des Werkzeuges und der Bohrung im Werkstück zu kompensieren, sind diese Werkzeughalter für einen Einbau in ein angetriebenes Handwerkzeug praktisch nicht geeignet.

Eines der Hauptziele der Erfindung besteht darin, eine neue, Drehmomenten-übertragungskupplungsbaugruppe zu schaffen, um eine Antriebsverbindung eines angetriebenen Teiles, beispielsweise einer Spindel, mit einem Werkzeughalter herzustellen.

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Ein spezielles Ziel der Erfindung besteht darin, eine neue, Drehmomeriten-Übertragungskupplung zu schaffen, die insbesondere für ein angetriebenes Handwerkzeug geeignet ist, um eine Winkelverschiebung des Werkzeughalters relativ zur Achse des Werkzeuges zu ermöglichen, um dadurch geringe Winkelfehlfluchtungen zwischen der Werkzeugachse und einer öffnung oder einem anderen Teil des Werkstückes, das bearbeitet wird, aufzunehmen .

Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung ist die neue Kupplung in einem angetriebenen, von Hand betätigbaren Bohrwerkzeug angeordnet, um eine Antriebsverbindung zwischen einer angetriebenen Spindel und dem Werkzeughalter herzustellen. Die erfindungsgemäße Kupplungsbaugruppe weist eine Anzahl von Drehmomenten-übertragungs-Kugeln auf, die eine Kugellager- oder Kugelgelenkverbindung zwischen der angetriebenen Spindel und dem Werkzeughalter herstellen, wodurch eine universal-gelenkartige Schwenkbewegung des Werkzeughalters um die Drehachse der angetriebenen Spindel oder Antriebsspindel ermöglicht wird. Die Drehmomenten-Übertragungs-Ku'geln sitzen in in Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordneten flachen Lagern oder Hohlräumen im äußeren Endabschnitt der angetriebenen Spindel. Der Werkzeughalter weist eine Umfangswandung auf, die ein axiales Gehäuse umgibt, welches den äußeren Endabschnitt der angetriebenen Spindel und die Übertragungskugeln aufnimmt. Diese Gehäuseabschnitts-Umfangswandung des Werkzeughalters weist in Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordnete, vergrößerte, radiale Kugelaufnahmeräume auf oder Kugelaufnahmebohrungen, die lose diese Drehmomenten-übertragungs-Kugeln aufnehmen.

Ein Halterungsring ist um diese Gehäuseumfangswandung des Werkzeughalters herum angeordnet und verhindert, daß die Drehmomenten-übertragungs-Kugeln durch die Kugelaufnahmebohrungen hindurchfallen. Eine Feder, die zwischen dem äußeren Ende der

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angetriebenen Spindel und dem Werkzeughalter im Boden des Werkzeughaltergehäuses vorgesehen ist, spannt axial den Werkzeughalter nach außen und vom Ende der Spindel vor, so daß entsprechende, axial weisende Kantenbereiche der Kugelaufnahmebohrungen in elastischer Weise gegen die Drehmomenten-Übertragungs-Kugeln anliegen, wenn kein Drehmoment aufgebracht ist.

Wenn kein Drehmoment aufgebracht ist, sind die Mitten der Drehmomenten-Übertragungs-Kugeln axial gegenüber einer Umfangsmittellinie versetzt, die durch die Mitten der Kugelaufnahmebohrungen hindurchgeht. Bei Aufbringung eines Drehmomentes haben die Drehmomenten-Übertragungs-Kugeln' die Neigung, Stellungen entlang der Umfangsmittellinie einzunehmen. Zusätzlich dazu, daß sie eine Winkelfehlfluchtung zwischen der angetriebenen Spindel und dem Werkzeughalter ermöglichen, üben die Drehmomenten-Übertragungs-Kugeln in der Kupplung eine Nockenwirkung in ihren Aufnahmebohrungen aus, wodurch die Neigung entsteht, die Drehachsen der Spindeln und des Werkzeughalters auszufluchten, wenn ein Drehmoment durch die angetriebene Spindel aufgebracht wird. Bei Fehlen von äußeren radialen Kräften stellt diese Nockenwirkung der Drehmomentenübertragungs-Kugeln in ihren Aufnahmebohrungen den Werkzeughalter so auf, daß dessen Achse mit der der angetriebenen Spindel fluchtet, wenn ein Drehmoment aufgebracht ist.

Die universal-gelenkartige Schwenkbewegung, die mittels der erfindungsgemäßen Drehmomenten-Übertragungs-Kupplung durchgeführt werden kann, ermöglicht es, daß der Werkzeughalter gegenüber einer öffnung,die gebohrt werden soll, ausgefluchtet werden kann und zwar auch dann, wenn eine Winkelfehlfluchtung zwischen der Achse der öffnung und der Achse des V/erkzeuges oder insbesondere der Achse der Werkzeugantriebsspindel vorhanden ist. Auf diese Weise können Präzisionsbohrungen oder ■ ein Präzisionsgewindeschneiden und auch andere Arbeitsgänge, wie beispielsweise ein Räumen, durchgeführt v/erden.

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Zusätzlich ist das erfindungsgemäße Drehmoment-Übertragungs-Kugelgelenk robust im Aufbau und ermöglicht eine lange Lebensdauer und ferner weist dieses Kugelgelenk einen vereinfachten Aufbau*auf und dadurch kann es billig hergestellt und leicht gewartet werden.

Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung sollen in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1- eine Seitenansicht einer Bohrmaschine, die erfindungsgemäß ausgebildet ist, wobei ein Teil des Gehäuses fortgebrochen ist, um bauliche Einzelheiten zu zeigen,

Fig. 2 eine vergrößerte Teillängsschnittansicht des Werkzeughalters und der Drehmomenten-übertragungskupplung, die in Fig. 1 gezeigt sind,

Fig. 3 eine Schnittansicht, genommen längs der Linie 3~3 der Fig. 2,

Fig. ^ eine Schnit^tansicht, genommen längs der Linie ¹I-A der Fig. 2,

Fig. 5 eine Abwicklungsansicht der in Umfangsrichtung angeordneten Drehmomenten-übertragungs-Kugeln mit Kugelaufnahmebohrungen zwischen den Linien A-A und B-B bei der Darstellung in Fig. 2, wobei die Stellung der Übertragungskugeln in den Aufnahmebohrungen des Werkzeughalters gezeigt ist.» wenn kein Drehmoment auf die Ausgangswelle oder Spindel des Werkzeuges übertragen wird
und

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-D-

Fig. 6 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 5, wobei jedoch die Stellung gezeigt ist, die die Drehmomenten-übertragungs-Kugeln in den Aufnahmebohrungen des Werkzeughalters einnehmen, wenn ein Drehmoment auf die Ausgangswelle des Werkzeuges aufgebracht ist.

Es sei nunmehr auf Fig. 1 Bezug genommen. Ein tragbarer Handbohrer, der gemäß der Erfindung ausgebildet ist, ist mit 20 bezeichnet und weist ein hohles Gehäuse 22 auf, in dem ein elektrischer Motor 24 und ein Getriebe- und Kupplungsmechanismus 26 angeordnet sind. Der Motor 24 kann von beliebigem Aufbau sein und weist eine Ankerwelle 28 auf, die durch den Mechanismus 26 mit einer Ausgangswelle 30 in Antriebsverbindung steht. Die Welle oder Spindel 30 erstreckt sich axial über das vordere Ende des Gehäuses 22 hinaus und trägt die neue Kupplungs- und Werkzeughalterbaugruppe. Diese Kupplungsund Werkzeughalterbaugruppe ist allgemein mit 32 bezeichnet. Wie noch beschrieben werden soll, weist die Baugruppe 32 einen Werkzeughalter oder ein Spannfutter 34 auf, in den. ein Bohrer 33 oder ein anderes Werkzeug gehalten wird.

Das Gehäuse 22 weist einen hohlen Pistolenhandgriff 36 auf, in dem ein nicht dargestellter Schalter angeordnet ist und ferner ist ein manuell betätigbarer Schalter 38 vorgesehen, mit dem der Betrieb des Motors 24 gesteuert v/ird. Die Spannung für den Motor 24 wird über eine Leitung 40 zugeführt, die sich in das Ende des Handgriffes 36 hinein erstreckt. Die Leitungsstränge in der Leitung 40 sind mit dem Schalter im Handgriff 36 und mit dem Motor 24 in der üblichen Weise derart verbunden, daß bei einer Betätigung des Schalters 38 der Motor 24 ein- und ausgeschaltet werden kann.

Die Welle 30 ist drehbar im Gehäuse 22 mittels Lagern 42 gelagert. Die Welle 30 zwischen zwei im Abstand voneinanderangeordneten Stellungen verschiebbar. Es sei bemerkt, daß der Antriebsmechanismus 26 von üblichem Aufbau sein kann, damit die Welle 30 in entgegengesetzter Richtung und zwar zum

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Einschneiden und Herausnehmen gedreht werden kann. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist der Mechanismus 26 eine Kupplung auf, die ein Antriebskupplungselement 44 hat, welches koaxial auf der Welle 30 festliegt und sich mit dieser dreht und axial verschiebt. Eine Schraubenfeder 46 umgibt die Welle 30 im Gehäuse 22 und liegt gegen das Zahnrad 48 an und ferner gegen das Kupplungselement 44, um axial das Kupplungselement 44 und die Welle 30 in ihre Bohrstellung vorzuspannen. In dieser Bohrstellung liegt das Kupplungselement gegen Kupplungselemente an einem Zahnrad 50 an. Elemente 48 und 50 sind auf der Welle 30 drehbar gelagert und werden gegen eine axiale Verschiebung relativ zum Gehäuse 22 festgehalten. Der Mechanismus 26 weist ferner ein Zahngetriebe 52 auf, welches die Welle 28 mit den Zahnrädern 48 und 50 verbindet, um die Zahnräder 44 und 50 in entgegengesetzten Richtungen zu drehen und zwar beim Einschalten des Motors 24.

Wenn der Bohrer 33 in die öffnung, die gebohrt werden soll, eingesetzt ist und wenn der Benutzer auf den Bohrer drückt, wird die Welle 30 axial unter Mitwirkung der Feder 46 verschoben, damit das Kupplungselement 44 die Kupllungszähne am Zahnrad 50 erfaßt. Die Welle 30 wird deshalb in Bohrrichtung gedreht. Bei der Ausbildung der Gewinde in der Bohrung in dem nicht dargestellten Werkstück wird der Bohrer oder Gewindeschneider 33 sich in Eingriff mit den Gewinden in der Bohrung des nicht dargestellten Werkstückes befinden, so daß der Benutzer des Bohrers dann am Bohrer ziehen kann, damit die Zahnräder 4 8 und 50 relativ zur Welle 30 gegen die Vorspannung der Feder 46 verschoben werden. Dadurch folgt, daß das Kupplungselement 4 4 von den Kupplungszähnen am Zahnrad 50 gelöst wird und sich gegen die entgegengesetzten Kupplungsζahne am Zahnrad 48 anlegt, um die Welle 30 in einer Richtung umgekehrt zur ersten Drehrichtung zu drehen. Eine Drehung der Welle 30 in der umgekehrten Richtung schraubt das Gewindeschneidwerkzeug aus der Gewindebohrung heraus.

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Es sei nunmehr auf Fig. 2 Bezug genommen. Der Werkzeughalter

weist ein starres Werkzeughaltergehäuse 50 auf. Das Ende des Gehäuses 50 ist in der Nähe des Werkzeuggehäuses 22 mit einer zylindrischen Umfangswandung 52 versehen, die im wesentlichen einen ringförmigen Querschnitt hat. Die Wandung 52 umschließt eine axial hinten offene Blindbohrung oder ein Lager 5¹*. Die Wandung 52 und die Bohrung 54 verlaufen im allgemeinen koaxial zur Achse des Gewindebohrers 33 oder eines anderen Werkzeuges. Das äußere Ende der Welle 30 erstreckt sich axial über die vordere Nase des Gehäuses 22 hinaus und wird axial und lose in der Bohrung 54 aufgenommen. Ein ausreichendes radiales Spiel ist zwischen der Welle 30 und der inneren zylindrischen glatten Wandung der Bohrung 5¹J angeordnet, damit das Gehäuse 50 nach Art einer Universal-Gelenkbewegung relativ zur Drehachse der Welle 30 verschwenkt werden kann.

In einem Bereich axial zwischen dem Boden der Bohrung 54 und dem hinteren Ende des Gehäuses 50 ist die innere zylindrische Oberfläche der Wandung 52 gleichförmig nach außen verbreitert, wie es bei 56 gezeigt ist, um ein zunehmendes Spiel zwischen der Wandung 52 und der Welle 30 zu erzeugen, welches eine erhebliche Winkelfehlfluchtung des Gehäuses 50 relativ zur Drehachse der Welle 30 ermöglicht.

Der äußere Endabschnitt der Welle 30 verjüngt sich zum Ende der Welle hin, wie es bei 57 in Fig. 2 dargestellt ist, um einen zunehmenden Spielraum zwischen der Bohrung 54 und dem äußeren Endabschnitt der Welle vorzusehen. Der Konusabschnitt 57 arbeitet mit dem Konusabschnitt 56 der Bohrung 54 zusammen, um eine ungestörte relative Winkelauslenkung zwischen dem Gehäuse 50 und der Welle 30 zu ermöglichen und zwar über einen begrenzten Winkel, der ausreichend ist, um zu erwartende Winkelfehlfluchtungen zwischen der Welle 30 und der Werkstücköffnung, die gebohrt werden soll, aufnehmen zu können. Zwischen dem konischen Abschnitt 56 und dem Boden der Bohrung

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54 weist die innere zylindrische Oberfläche der Wandung 52 einen gleichförmigen Durchmesser auf.

Wie die Fig. 2 und 3 zeigen,, weist die Kupplung zur Übertragung eines Drehmomentes von der Welle 30 auf das Gehäuse 50 eine Reihe von drei starren, vollen Kugeln 60, 61 und 62 auf. Vorzugsweise sind drei Kugeln vorgesehen. Ein Segmentabschnitt einer jeden der Kugeln 60 bis 62 sitzt in einem flachen Lager 64. Die Lager 64 sind im vorderen Endabschnitt der Welle 30 ausgebildet, der in der Bohrung 5¹J aufgenommen ist. Die Lager 64 öffnen sich radial nach außen und sind im gleichen Winkelabstand voneinander um den Umfang der Welle 30 herum angeordnet, wie es Fig. 3 zeigt.

Die Rotationsoberfläche, die jedes der Lager 64 umschließt, ist in einer konischen Hüllfläche enthalten. Die Seitenwandungen eines jeden der Lager 64 sind konisch ausgebildet.

Der Durchmesser einer jeden Drehmomenten-Übertragungs-Kugel 60 bis 62 ist größer als der Durchmesser eines jeden Lagers 64 am äußeren Umfang der Welle 30 und die radiale Tiefe eines jeden Lagers 64 ist größer als die entsprechende radiale Abmessung eines jeden Segmentabschnittes der Drehmomentenübertragungskugel, der im Lager aufgenommen ist, so daß jede der Drehmomenten-Übertragungs-Kugeln 60 bis 62 im Abstand vom Boden ihres Lagers 64 angeordnet ist.

Durch den Sitz in den Lagern 64 liegen die Mitten der Kugeln 60 bis 62 in einer gemeinsamen Ebene, die die Drehachse der Welle 30 schneidet.

Der Abschnitt einer jeden der Kugeln 60 bis 62, der sich radial über den Umfang der Welle 30 hinaus erstreckt, ist lose und radial in einer zylindrischen, glatten Aufnahmebohrung 66 angeordnet, die einen gleichförmigen Durchmesser hat, wobei diese Bohrungen 66 radial durch die Wandung 52

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hindurch ausgebildet sind.Die radial sich erstreckenden Längsachsen der Bohrungen 66 liegen im wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene, die senkrecht die Längsachse der Bohrung 5Ί schneidet. Die Abmessungen der Welle 30, der Wandung 52 und der Kugeln 60 bis 62 sind derart, daß sich die Kugeln 60 bis 62 nicht radial über die Bohrungen 66 hinaus erstrecken sondern dicht tangential zu einer zylindrischen Hülle mit gleichmäßigem Durchmesser verlaufen, die den äußeren Umfang der Wandung 52 enthält, welche ebenfalls einen gleichen Durchmesser aufweist.

Um die Kugeln 60 bis 62 in den Lagern 5¹* zu halten, ist ein Halterungsring 68 vorgesehen, der die Wandung 52 umgibt und der die Kugelaufnahmebohrungen 66 abdeckt. Der Ring 68 ist gegen eine axiale Bewegung festgehalten und liegt zwischen einem Verriegelungsring 70 und einer ringförmigen Schulter Die Schulter 72 ist außen am Gehäuse 50 ausgebildet und der Ring 70 sitzt in lösbarer Weise in einer Umfangsnut, die in der Wandung 52 am hinteren Ende des- Gehäuses 50 ausgebildet ist.

Jede der Drehmomenten-Übertragungs-Kugeln 62 wird gegen eine radiale Verschiebung zwischen der konischen Sitzoberfläche des zugeordneten Lagers 64 und der glatten zylindrischen Umfangswandung des Ringes 68 gehalten. Die Durchmesser der Aufnahmebohrungen 66 sind gleichförmig und sind wesentlich größer als die Durchmesser der Kugeln 60 bis 62, so daß, wenn die Kugeln 60 bis 62 sich in der in Fig. 2 dargestellten Lage befinden, diese gegen die axial nach vorn v/eisenden zylindrischen Wandungsabschnitte der Bohrung 66 anliegen. Eine Ebene, die die Mitten der Kugeln 60 und 62 enthält und die normalerweise die Achse der Bohrung 5¹I schneidet, ist axial nach hinten gegenüber einer Ebene versetzt, die die radial sich erstreckenden Längsachsen der Bohrung 66 enthält. Der Zweck dieses Merkmals soll noch beschrieben werden.

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Wie Fig.. 2 zeigt, ist eine Blindbohrung 76 koaxial im äußeren Ende der Welle 30 ausgebildet. Eine entsprechende Bohrung 78, die.sich axial zur Bohrung 76 hin öffnet, ist koaxial im Gehäuse 50 ausgebildet und zwar längs einer Achse, die mit der Achse der Bohrung 5¹I fluchtet. Eine Kompressionsschraubenfeder 80 ist mit ihren Enden in den Bohrungen 76 und 78 angeordnet und liegt gegen die axial gegenüberliegenden flachen Böden der Bohrungen 76 und 78 an. Die Feder 80 spannt axial das Gehäuse gegenüber der Welle 30 nach vorn und außen vor.

Eine axiale Verschiebung des Gehäuses 50 in entgegengesetzten Richtungen relativ zur Welle 30 wird durch die Anlage der Kugeln 60 bis 62 gegen Bereiche der zylindrischen Wandungen der Bohrungen 66 begrenzt. Die axiale Verschiebung des Gehäuses 50 unter dem Einfluß der Feder 80 wird durch die Anlage der Kugeln 60 bis 66 gegen die Wandungen der Bohrungen 66 begrenzt.

Wenn die Winkellage des Gehäuses 50 so ausgerichtet ist, daß die Achse der Bohrung 5*1 mit der Drehachse der Welle 30 fluchtet, so fluchten ebenfalls die Längsachsen der Bohrungen 76 und 78 miteinander. Der axiale Spielraum, der zwischen den Bohrungen 60 bis 62 und den zylindrischen Wandungen der Bohrungen 66 vorgesehen ist, ist ausreichend klein, um zu verhindern, daß sich das vordere Ende der Welle 30 gegen den Boden der. Bohrung 5^ anlegt. Durch eine elastische Verspannung der Welle 30 und des Gehäuses 50 in axial entgegengesetzten Richtungen verhindert die Feder 80 ein loses Spiel zwischen dem Gehäuse 50 und der Welle 30.

Der Haltering 68 bildet einen nicht elastischen starren Sitz, der gegen die Kugeln 60 bis 62 anliegt, wodurch die Kugeln 60 bis 62 in den Lagern 6h zentriert werden.

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Dadurch, daß die Lager 6k konische Seitenwandungen haben, ist der Kontakt der Kugeln 60 bis 62 in den Lagern auf einen Linienlagerkontakt begrenzt, der auch dann aufrechterhalten wird, wenn das Gehäuse 50 relativ zur Welle 30 verschwenkt ist. Die konischen Seitenwandungen der Lager 6k verhindern ebenfalls, daß die Kugeln 60 bis 62 in den Lagern 6k sich verblocken.

Der Segmentabschnitt einer jeden der Kugeln 60 bis 62, der sich radial über den Umfang der Welle 30 hinaus erstreckt, ist beträchtlich größer als der Segmentabschnitt der Kugeln, der in den Lagern, 6*1 sitzt.

Wie die Fig. 1, 2 und k zeigen, weist der Werkzeughalter J>k zwei axial fluchtende, einstellbare Backen 90 und 92 auf, mit denen ein Gewindebohrer oder ein anderes Werkzeug gehalten werden kann. Die Backen 90 und 92 sind gleitbar und koaxial montiert, und zwar in einer Querbohrung 9k _t die im Gehäuse 50 ausgebildet ist und entlang einer Achse verläuft, die senkrecht die Achse der Bohrung 5k schneidet. Die axial, gegenüberliegenden Endflächen der Backen 90 und 92 weisen einander gegenüberliegende, komplementäre Aussparungen 96 auf (Fig. 2), in die ein Schaft mit nicht kreisförmigem Querschnitt, üblicherweise mit quadratischem Querschnitt des Werkzeuges hineinpaßt. Das Werkzeug wird koaxial durch eine Bohrung 98 im Gehäuse 50 derart eingesetzt, daß sein Schaftende zwischen den Backen 90 und 92 liegt. Der Schaft des Werkzeuges sitzt in den Aussparungen 96 und wird unverdrehbar eingespannt und axial zwischen den Backen 90 und 92 fixiert und zwar nach einer axialen Verschiebung der Backen 90 und 92 aufeinander zu.

Die Backen 90 und 92 sind axial aufeinander zu und voneinander fort einstellbar und zwar durch ein Betätigungsglied, wie beispielsweise eine Schraube 100, die drehbar im Gehäuse montiert ist. Die Schraube 100 weist im axialen Abstand vonein-

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ander angeordnete sylindrische Gewindeabschnitte 102 und auf, die in Gewinde im. Gehäuse 50 eingreifen und im Gewinde₅ die an benachbarten Seiten der Backen 90 und 92 angeordnet sind. Der Gewindeabschnitt 102 hat eine entgegengesetzte Steigung zum Gewindeabschnitt 104« wobei es sich bei einem um ein Rechtsgewinde und beim anderen um ein Linksgewinde handelt j so daß -durch eine Drehung der Schraube 100 in einer Richtung oder in der anderen die Backe 90 und 92 gleichseitig in entgegengesetzten Richtungen bewegt werden, um ein 'werkzeug einzuspannen oder freizugeben.

Wenn auf die Welle 30 kein Drehmoment übertragen wird₂ bewirkt die Vorspannung der Feder 80, daß der Werkzeughalter J>k ela- · stisch in seine vorderste Stellung gedrückt wird, wobei die Mitten der Kugeln 60 bis 62 hinter den Längsachsen der Bohrungen 66 und axial versetzt zu diesen liegen und zwar um eine maximale Strecke (s. Fig. 5)· Wenn der Motor 24 eingeschaltet ist, um ein Drehmoment auf die Welle 30 zu übertragen, so übertragen die Kugeln 60 bis 62 das Drehmoment der Achse auf das Gehäuse 50 und "der Werkzeughalter 3^ dreht sich mit der Welle 30. Bei Aufbringung eines Drehmomentes haben die Kugeln 60 bis 62 die Neigung, Stellungen entlang einer Umfangsmittellinie einzunehmen, die die in Längsrichtung radial sich erstreckenden Achsen der Bohrungen 66 schneiden (s. Fig. 6). Dies bedeutet, daß die Kugeln 60 bis 62 die Neigung haben, sich in Stellungen zu bewegen, in denen deren Mitten in einer Querebene liegen, die die in Längsrichtung radial sich erstreckenden Achsen der Bohrungen 66 enthält. Es sei bemerkt, daß in diesen Stellungen die Mitten der Kugeln 60 bis 62 noch relativ zu den Längsachsen der Bohrungen 66 versetzt sind und zwar wegen der größeren Durchmesser der Bohrungen 66. Es sei ferner bemerkt, daß die Verschiebung der Kugeln 60 bis 62 in die in Fig. 6 dargestellten Stellungen hinein zu einer Steuer- oder Nockenwirkung führt, durch die eine entsprechende relative axiale

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- "ill -

Verschiebung zwischen dem Werkzeughalter 3'1 und der Achse 30 erfolgt. Wenn der Werkzeughalter J>k mit der Welle 30 axial
fluchtet, wenn ein Drehmoment aufgebracht wird, bewegen sich die Kugeln 60 bis 62 relativ zu den Bohrungen 66 im wesentlichen in die Stellungen, die in Fig. 6 gezeigt sind.

Wenn zusätzlich zum aufgebrachten Drehmoment eine Winkelverschwenkung zwischen dem Halter J>k und der Welle 30 vorhanden ist, müssen sich die Stellungen der Kugeln 60 bis 62 relativ zu den Längsachsen der Bohrungen 66 verschieben. In Abhängigkeit von der augenblicklichen Anordnung oder Orientierung irgendeine!· gegebenen Drehmomenten-Ubertragungs-Kugel in ihrer kreisförmigen Rotationslaufbahn koaxial um die Achse der Welle 30 kann die gegebene Drehmomenten-Übertragungs-Kugel frei
von einer Belastung werden oder kann die gesamte Last aufnehmen, wenn der Halter J>h in Winkelrichtung relativ zur
Achse'30 verschwenkt ist.

Wenn die Längsachse oder die Mittellinie einer der Aufnahmebohrungen 66 in einer Ebene liegt, die gemeinsam die verschwenkte Achse des Halters J>h und die Achse der Welle 30
enthält, dann stellt diese Aufnahmebohrung normalerweise die gesamte Antriebsverbindung her. Die Verschiebung dieser Kugelaufnahmebohrung übersteigt durch die nicht fluchtende Anordnung des Halters J>k und der Welle 30 gegenüber der Ebene der Kugeln 60 bis 62 die Verschiebung der anderen beiden Kugelaufnahmebohrungen, da die letzteren in einer geringeren Entfernung von der Rotationsmitte angeordnet sind. Da die radiale Verschiebung des Halters 34 an der Spindel 30 durch den Sitz der Teile in der Baugruppe 62 verhindert oder begrenzt wird, kann ein Ausgleichen der drei Drehmomenten-Übertragungs-Kugeln (o bis 62 nicht stattfinden.

Die Mitte einer der Kugeln 60 bis 62 tritt, in die Ebene, die die Achsen des Halters 3¹J und der Welle 30 enthält, alle 60° · bei der Drehung ein. Eine Konzentration eines wesentlichen

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Teils der Last auf eine der Kugeln 60 bis 62 tritt bei jeder Drehung um 60 ein und eine Verteilung der Last zwischen den Kugeln 60 bis 62 tritt während der Zwischenperioden ein.

Wenn die Achsen des Halters 34 und der Welle 30 in Winkelrichtung verschwenkt sind, richtet sich der Halter 3¹I selbst aus und kehrt in die axial fluchtende Lage mit der Welle 30 zurück und zwar bei einer Aufbringung eines Drehmomentes, falls keine entgegengesetzte radiale Kraft auf den Halter ausgeübt wird. Diese Selbstausrichtungsbewegung des Halters 3¹I ist auf die Nocken- oder Steuerwirkung der Kugeln 60 bis 62 gegen die zylindrischen Wandungen der Bohrungen 66 zurückzuführen. Diese Nocken- oder Steuerwirkung erfolgt unter der Einwirkung der Vorspannung, die von der Feder 80 ausgeübt wird. Es sei bemerkt, daß die Feder 80 die Neigung hat, den Halter 3¹I nach vorn zu drücken, um die Kugeln 60 bis 62 relativ zu den Bohrungen 66 in den Stellungen anzuordnen, die in Fig. 5 gezeigt sind. Wenn die Kugeln 60 bis 62 relativ zu den Bohrungen 66 verschoben sind und aus ihrer in der Fig. 5 dargestellten Lage bei Aufbringung eines Drehmomentes verschoben sind, so fährt die Feder 80 fort, ihre Vorspannung auszuüben und dies bewirkt, daß die Kugeln 60 bis 62 gegen die zylindrischen Wandungen der Bohrung drücken und diese Steuerdruckwirkung erzeugt die Kräfte, durch die der Halter J>k in eine Stellung gedrückt wird, in der die Drehachse des Gehäuses 50 axial mit der Drehachse der Welle 30 fluchtet.

Den vorstehenden Ausführungen ist zu entnehmen, daß die Drehachse des Gehäuses 50 immer unter einem Winkel die Drehachse der Welle 30 schneidet, wenn das Gehäuse 50 und die Welle 30 nicht ausgerichtet sind.

Es ist zu erkennen, daß die Kugeln 60 bis 62 den Halter ~}k am äußeren Ende der Welle 30 tragen und die Welle mit dem Halter kuppeln.

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Claims

Patentansprüche

1. Angetriebenes Werkzeug mit einer drehbar montierten angetriebenen Welle, die das Werkzeug aufnimmt und mit einem Spannfutter für das Werkzeug, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannfutter einen axial offenen Rohransatz aufweist, der einen Endabschnitt der Welle mit einem losen Sitz aufnimmt, welcher eine Winkelbewegung des Spannfutters relativ zur Welle ermöglicht, daß eine ein Drehmoment übertragende Kugelgelenkkupplung vorgesehen ist, die in das Spannfutter und den Endabschnitt der Welle eingreift, um eine Antriebsverbindung zwischen der Spindel und dem Spannfutter herzustellen und um eine universal-gelenkartige Schwenkbewegung des Spannfutters relativ zur Drehachse der Welle zu ermöglichen.

2. Angetriebenes Werkzeug mit einer drehbar gelagerten angetriebenen Welle, die ein Werkzeug antreibt und mit einem Werkzeughalter, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeughalter einen axial offenen Rohransatz aufweist, der einen Endabschnitt der Welle aufnimmt, daß eine Drehmomentenübertragungskupplung den Endabschnitt mit dem Werkzeughalter derart verbindet, daß eine universal-gelenkartige Schwenkbewegung des Werkzeughalters relativ zur Drehachse der Welle möglich ist und daß eine Feder zwischen dem Ende des Endabschnittes der Welle und dem Boden des Rohransatzes eingespannt ist, um ein axiales Spiel zwischen dem Werkzeughalter und der Kupplung aufzuholen.

3. Angetriebenes Handwerkzeug mit einem Gehäuse und einer angetriebenen Welle, die drehbar vom Gehäuse getragen wird und mit einem Werkzeughalter, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeughalter einen axial gerichteten Rohransatz aufweist, der einen Endabschnitt der Welle mit einem derartigen Sitz aufnimmt, daß eine relative Winkelbewegung zwischen dem Werk-

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zeughalter und der Welle möglich ist, daß Einrichtungen vorgesehen sind, die den Werkzeughalter mit dem Endabschnitt kuppeln und eine Anzahl von Drehmomenten-Übertragungs-Kugeln aufweisen, über die eine Drehung der Welle auf den Werkzeughalter übertragen wird und mittels denen eine Schwenkbewegung des Halters relativ zur Drehachse der Welle ermöglicht ist und daß Einrichtungen vorgesehen sind, die bewirken, daß die Kugeln eine Einstellwirkung auf den Werkzeughalter ausüben, durch die der Werkzeughalter in eine Stellung gedrückt wird, in der dessen Drehachse axial mit der Drehachse der Welle ausgefluchtet ist.

Angetriebenes Handwerkzeug mit einem Gehäuse, einer Welle, die drehbar von dem Gehäuse getragen wird und die einen Endabschnitt aufweist, der sich über das Gehäuse hinaus erstreckt, und ferner mit einem Antrieb, der die Welle dreht und mit einem Werkzeughalter, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Werkzeughalter einen Rohransatz aufweist, der den Endabschnitt mit einem derartigen Sitz aufnimmt, daß eine relative Winkelvers chvienkung zwi sehen dem Werkzeughalter und der Schwelle möglich ist, daß der Endabschnitt eine Anzahl von radial sich nach außen öffnenden in Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordneten Hohlräumen aufweist, daß der Werkzeughalter eine Wandung aufweist, die diesen Rohransatz bildet und daß diese Wandung eine Anzahl von in Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordneten Bohrungen aufweist, die sich in den Rohransatz hinein öffnen, daß Einrichtungen vorgesehen sind, die den Werkzeughalter mit der Welle kuppeln und die eine Anzahl von Drehmomenten-Übertragungs-Kugeln umfassen, die in den Hohlräumen sitzen und die lose in den Bohrungen aufgenommen sind, um ein Drehmoment von der Welle auf den Halter zu übertragen und um eine relative Schwenkbewegung zwischen dem Halter und der Welle zu ermöglichen, daß eine Feder axial den Werkzeughalter und die Welle relativ in entgegengesetzte Richtungen vorspannt, um ein ·

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axiales Spiel, das zwischen den Halter und die Welle durch den losen Sitz der Kugeln in den Bohrungen eingeführt ist, aufzuholen.

5. Angetriebenes Handwerkzeug nach Anspruch *J, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder zwischen den Boden des Rohransatzes und dem Ende der Welle, das von dem Rohransatz aufgenommen wird, zusammengepreßt ist.

6. Angetriebenes Handwerkzeug mit einem Gehäuse, einer Welle, die drehbar im Gehäuse gelagert ist und mit Einrichtungen im Gehäuse, die ein Drehmoment auf die Welle übertragen und mit einen: Werkzeughalter, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen vorgesehen sind, die eine Anzahl von Drehmomenten-Übertragungs-Kugeln aufweisen, um den Werkzeughalter in eine Stellung zu drücken, in der dieser axial mit der Welle fluchtet, wenn ein Drehmoment auf die Welle übertragen wird, und daß diese Kugeln eine Kupplung bilden, die die Welle und den Halter verbinden, um ein Drehmoment von der Welle auf den Halter zu übertragen und um es zu ermöglichen, daß der Halter relativ zur Drehachse der Welle verschwenkt werden kann.

7. Elektrisch angetriebenes Handwerkzeug mit einem Gehäuse, in dem ein Elektromotor angeordnet ist und mit einer Welle, die in dem Gehäuse montiert ist und einen Endabschnitt aufweist, der sich über das Gehäuse hinaus erstreckt und mit einer Antriebsverbindung zwischen dem Motor und der Welle, um die Welle beim Einschalten des Motors zu drehen und ferner mit einem Werkzeughalter, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Werkzeughalter einen Rohransatz aufweist, der sich zum Gehäuse hin öffnet und der den Endabschnitt der Welle mit einem Sitz aufnimmt, der eine relative Winkelbewegung zwischen dem Halter und der Welle ermöglicht, daß der Endabschnitt der Welle mit einer Anzahl von in Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordneten radial nach außen offenen Hohlräumen versehen ist,

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daß der Werkzeughalter einen Wandungsabschnitt hat, der den -Rohransatz bildet, daß dieser Wandungsansatz eine Anzahl von in Umfangsrichtung im Abstand voneinander angeordneten Bohrungen aufweist, die sich in den Rohransatz hinein öffnen, daß ein Kugelgelenk vorgesehen ist, das den Werkzeughalter mit der Welle, verbindet und das eine Anzahl von Drehmomenten-Ubertragungs-Kugeln aufweist, von denen jede in einem der Hohlräume sitzt und mit losem Sitz von einer der Bohrungen aufgenommen wird, um eine Drehung der Welle auf den Halter zu übertragen und um es zu ermöglichen, daß der Halter relativ zur Welle verschwenkt werden kann, damit eine relative Pehlfluchtung der Drehachsen des Halters und der Welle ermöglicht wird, daß eine Federeinrichtung vorgesehen ist, die den Halter gegenüber der Welle nach vorn drückt, um ein axiales Spiel aufzuholen, das zwischen dem Halter und der Welle durch den losen Sitz der Kugeln in den Bohrungen eingeführt wird, daß die Bohrungen Wandungsoberflächen aufweisen, gegen die sich die Kugeln anlegen können, um eine relative axiale Verschiebung zwischen dem Halter und der Welle unter der Vorspannung der Feder zu begrenzen, daß diese Bohrungen relativ zum Durchmesser der Kugeln einen ausreichend großen Durchmesser haben, daß der Halter durch die Feder in eine Stellung vorgespannt ist, in der die Bohrungen exzentrisch zu den Kugeln angeordnet sind, wenn kein Drehmoment auf den Halter durch die Spindel übertragen wird, daß ein von der Spindel übertragenes Drehmoment eine Verschiebung der Kugeln relativ zu den Bohrungen gegen die Vorspannung der Feder bewirkt, daß die Kugeln eine Steuerwirkung gegen die Seitenwandungsoberflächen ausüben, um den Halter in eine Stellung zu drücken, in der dessen Drehachse axial mit der der Welle fluchtet, wenn ein Drehmoment auf die Welle übertragen wird.

8. Elektrisch angetriebenes Handwerkzeug nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß eine Feder zwischen dem Boden des Rohransatzes und dem Ende der Welle, das in dem Rohransatz angeordnet ist, zusammengepreßt ist.

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9. Elektrisch angetriebenes Handwerkzeug nach Anspruch 7* dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen durch den Wandungsabschnitt hindurch ausgebildet sind, daß eine Kugelhalterungshülse den Wandungsabschnitt umgibt, um die Bohrungen abzudecken und daß die Kugeln gegen eine radiale Verschiebung zwischen den Aufnehmungen in der Wellenoberfläche und der Hülse gehalten sind.

10. Elektrisch angetriebenes Handwerkzeug nach Anspruch 7, gekennzeichnet, durch Einrichtungen, mit denen die Kugeln in Sitzanlage in diesen Hohlräumen gehalten werden und mit denen die Kugeln gegen eine radiale Aufwärtsverschiebung gehalten sind, wobei jede der Öffnungen eine im wesentlichen konische Seitenwandung aufweist, die gegen die zugeordnete Kugel im wesentlichen längs einer Lagerkontaktlinie anliegt.

11. Elektrisch angetriebenes Handwerkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Endabschnitt im Rohransatz mit einem losen Sitz sitzt, daß die Mitten der Kugeln im wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene liegen, die normalerweise die Drehachse der Welle schneidet, daß der Endabschnitt von einer Stelle im Bereich dieser Ebene bis zum Ende der Welle hin im Rohransatz konisch ausgebildet ist, und daß der Mündungsabschnitt des Rohransatzes nach außen verbreitert ist, um mit dem konischen Ansatz am Endabschnitt zusammenzuwirken, so daß eine relative Schwenkbewegung zwischen dem Halter und der Welle ermöglicht wird.

12. Elektrisch angetriebenes Handwerkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsverbindung zwischen dem Motor und der Welle eine Kupplung aufweist, mittels welcher wahlweise eine Drehung der Welle in entgegengesetzten Richtungen möglich ist.

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