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B e s c h r e i b u ng
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zum Patentgesuch "Universalgelenk "
Die Erfindung
betrifft ein Universalgelenk und insbesondere ein Kugel- und Sockeluniversalgelenk
und ein koaxiales Kugel- und Sockeluniversalgelenk für koaxial arbeitende werkzeuge
mit einen unter Dremomenthelastung abscherbare Bolzen und Muttern gegeneinander
festgezogen werden.
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Im Bauwesen und bei der Herstellung von Maschinen, Rahmen und dergleichen
ist es übliche Praxis ein drehendes Druckluft betätigtes Werkzeug und einen Knebel
zu verwenden, um Schraubenbolzen und Muttern gegeneinander festzuziehen, mit denen
die Binder und Traversen des Stahlrahmens oder der Gebäudekonstruktion zusammengehalten
werden. Dabei wird mit dem Knebel der Kopf eines Bolzens gehalten, während mit dem
Druckluftbetriebenen Werkzeug die Muttern festgezogen werden.
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Obwohl solche Werkzeuge brauchbar sind, weisen sie noch gewisse Nachteile
im Betrieb auf, aus dem Grunde,daß es erhebliche Schwierigkeiten bereitet hat, daß
Druckluftwerkzeug so einzustellen, daß die erforderlichen Anzugsmomente gesteuert
und aufrechterhalten werden; ein anderer Grund besteht darin, daß man die Luftschläuche
und Kompressoren von einer Aufstellposition zu einer anderen transportieren muß,
um das Druckluftwerkzeug zu betätigen. Schließlich sind zwei Bedienungspersonen
erforderlich, um einen Bolzen mit Mutter zu installieren. Ein weiterer Nachteil
sind die kurze Lebensdauer des Druckluftwerkzeugs wegen der dauernden Schlagbelastung
und der extrem hohe Geräuschpegel bei seiner Benutzung.
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Um diese Probleme zu lösen, wurde ein für Bauzwecke geeigneter Schraubenbolzen
entwickelt, mit einem mit Keilnuten versehenen unter Drehmomentbelastung abscherbaren
Ende auf dem Gewindeabschnitt und man entwickelte ein koaxial arbeitendes Befestigungswerkzeug
mit dem das Genutete Ende des Bolzens und die Mutter, die auf diesen aufgeschraubt
wird, erfaßt werden können, um koaxial Bolzen und Mutter gegeneinander fest zudrehen.
Das genutete Ende des Bolzens
ist mit einer auf ein bestimmtes Drehmoment
abgestimmten Umlaufenden Rille versehen, wo der Bolzen abschert, wenn das gewünschte
Drehmoment erreicht wird. Das koaxial arbeitende Befestigungswerkzeug ist so ausgelegt,
daß Mutter und Schraubenbolzen gegeneinander gezogen werden, und wenn der Bolzen
abschert erlöschen die Festspann- oder Drehkräfte.
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Deshalb ist keine Eichung des Werkzeugs erforderlich, da bei dem Bolzen
die gewünschte Abscherdrehmomentbelastung durch die Umfangsrille des genuteten Ende
festgelegt ist.
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Darüberhinaus kann eine einzige Bedienungsperson das Werkzeug anwenden,
da der Antrieb koaxial erfolgt und nur an einer Seite der Baugruppe aus Mutter und
Bolzen angreift.
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Darüberhinaus wird das Befestigungswerkzeug elektrisch angetrieben
und deshalb sind keine Kompressoren oder Druckluftschläuche erforderlich. Mit einem
einzigen Blick kann man. feststellen, ob alle Bolzen in der Konstruktion mit der
richtigen Vorspannung angezogen worden sind, da entweder das genutete Bolzenende
abgeschert worden ist, was anzeigt, daß Bolzen und Mutter mit dem korrekten Drehmoment
angezogen wurden, oder das genutete Bolzenende befindet sich noch am Bolzen, was
bedeutet, daß an dieser Stelle noch festgezogen werden muß. Da darüberhinaus das
Befestigungswerkzeug von einem Elektromotor angetrieben wird, entstehen keine Vibrationen
oder hohe Schlaggeräusche, die zur einer geringeren Arbeitsleistung oder Ermüdung
und dementsprechend geringerer Anzahl der festgezogenen Bolzen pro Tag führen würden.
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Eines der kritischsten Probleme für die Konstrukteure von koaxialen
Festziehwerkezeugen der in Rede stehenden Abscherbolzen besteht darin, daß Werkzeug
so zu konstruieren, daß es in einen Raum hineinpaßt, wo die Achse des koaxialen
Antriebs ausgefluchtet werden kann mit der Achse des Abscherbolzens mit seiner Mutter.
Viele der im Bauwesen üblichen Profile, wie Doppel T-Träger oder
U-träger
weisen Kanäle aufmit Abmessungen, die zur Aufnahme der Länge des Werkzeuges quer
über die Breite des Kanals ungeeignet sind, um so das Werkzeug axial mit der Mutter
und Bolzenbaugruppe ausfluchten zu können. Die Konstrukteure solche koaxialer Festziehwerkzeuge
kennen die Notwendigkeit eine Möglichkeit zu schaffen, um ein Befestigungswerkzeug
an die Breite der engen Bauträgerkanale anzupassen, wenn ein Abscherbolzen festgezogen
werden soll.
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Aufgabe der im einzelnen noch zu beschreibenden Erfindung ist es ein
gegenläufig drehendes, koaxial Festziehwerkzeug zu schaffen, das alle Vorteil der
bisher bekannten Festziehwerkzeuge aufweist, jedoch keinen der vorerwähnten Nachteile.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung ein besonderes Universalgelenk
vom Kugel- und Sockeltyp vorgeschlagen, das an einen koaxialen gegenläufigen Antrieb
eines Befestigungswerkzeugs angeschlossen werden kann, so daß das Werkzeug winkelmäßig
versetzt an die Achse an einer Bolzen- und Mutterbaugruppe angesetzt werden kann,
die festzuziehen ist, so daß der Zugang zu Bolzen und Muttern in engen Räumen und
Kanälen von Bauträgern und dergleichen ermöglicht wird und das Anziehen mit dem
korrekten Drehmoment erfolgen kann.
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Generell gesagt, ist also für diese Spezialzwecke geeignetes Universalgelenk
zu schaffen, bei dem die Drehung um eine Achse in die Drehung um eine andere Achse
versetzt wird.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch: ein Kugelteil
mit einem im wesentlichen runden Fortsatz, der bezüglich einer Drehachse des Kugelteils
zentriert ist, und ein Sockelteil mit einem Sockel in dem der Fortsatz des Kugelteils
passend aufgenommen ist, welches Sockelteil zentrisch bezüglich der Drehachse des
Sockelteils ist, wobei die den Sockel definierenden Oberfläche mit einer Mehrzahl
von Facetten rings um die Drehachse des Kugelteils versehen ist, in Gleiteingriff
mit den entsprechenden Facetten
des Sockels und wobei die Anordnung
so getroffen ist, daß für einen Bereich relativer Winkel zwischen den beiden Drehachsen
die Drehung des einen Teil um die Drehachse das andere Teil um seine Drehachse verdreht.
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Der generell runde Vorsprung kann eine generell sphärische Form haben,
modifiziert durch das Vorsehen konvexer Facetten, ausgefluchtet mit und gleichförmig
und symmetrisch positioniert bezüglich der Drehachse des Kugelteils und Facetten
des Sockels können ausgefluchtet sin mit und gleichförmig und symmetrisch positioniert
bezüglich der Drehachse des Sockelteils.
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Eine zweite Kugel- und Sockelbaugruppe ähnlich der ersten Kugel- und
Sockelbaugruppe kann vorgesehen werden, welche beiden Baugruppen dann in Tandem
angeordnet werden.
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Alternativ kann eine dritte Kugel- und Sockelbaugruppe ähnlich der
ersten Kugel- und Sockelbaugruppe vorgesehen werden, welche drite Baugruppe kleiner
ist als die erste und sich in einer öffnung der ersten Baugruppe befindet, wobei
eines der kleineren Teile drehbar gelagert ist innerhalb eines der größeren Teile,
so daß die Drehachsen dieser Teile koinzident sind.
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Das kleinere Sockelteil kann drehbar gelagert sein, innerhalb des
größeren Kugelteils.
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Vierte- und fünfte Kugel- und Sockelbaugruppen ähnlich der ersten
und dritten Kugel- und Sockelbaugruppe könne vorgeehen werden, wobei die vierte
Baugruppe in Tandem mit der ersten Baugruppe und die fünfte Baugruppe in Tandem
mit der dritten Baugruppe angeordnet sind; die fünfte Kugel- und Sockelbaugruppe
ist kleiner als die vierte und innerhalb der vierten ing leicher Weise angeordnet,
wie die Zweite Kugel-und Sockelbaugruppe sich in der ersten Baugruppe befindet.
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Das Erfindungsgemäß zu schaffende Werkzeug besteht dann aus
einem
Befestigungswerkzeug mit zwei koaxialen gegenläufig rotierenden Antriebskupplungen
und einem Universalgelenk gemäß der Erfindung. Dabei ist eine der Antriebskupplungen
des Werkzeugs verbunden mit einem Ende der ersten Kugel- und Sockelbaugruppe, um
diese Baugruppen in einer Richtung zum Umlauf anzutreiben und die andere der Antriebskupplungen
des Werkzeuges ist verbunden mit dem gleichen Ende der dritten Kugel-und Sockelbaugruppe,
um die dritte Baugruppe in entgegengesetzter Richtung zum Umlauf anzutreiben.
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Das Ende des Universalgelenks gemäß der Erfindung, das abgewandt ist
dem mit dem Werkzeug zu verbindenden Ende kann ferner mit einem ersten genuteten
Sockel versehen sein, verbunden mit der kleineren Kugel-und Sockelbaugruppe und
mit einer durchgehenden Öffnung längs seiner Drehachse zur Aufnahme und Erfassung
einer Mutter, die auf einen Schraubenbolzen aufgeschraubt ist, und ein zweiter genuteter
Sockel kann koaxial in Ausfluchtung mit der Öffnung des ersten genuteten Sockels
vorgesehen sein zum Erfassen des genuteten Endes eines Bolzens, wobei der erste
und der zweite genutete Sockel jeweils zum Erfassen einer Mutter bzw. eines genuteten
Bolzenendes ausgebildet sind, um beim gegenläufigen Umlauf diese gegeneinander festzuziehen.
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Zur näheren Erläuterung des Anmeldungsgegenstandes werden nachfolgend
nur einige illustrative Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
erläutert.
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Fig. 1 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung eines dualen
koaxialen Gelenks mit mehrfach facetierter Kugel und Sockel, Fig. 2 ist eine Explosionsdarstellung
eines äußeren mehrfach facetierten Sockels und einer innerenmehrfach facetierten
Kugel des dualen koaxialen Universalgelenks, Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch das
Gelenk nach Fig. 1 in der Drehachse, wobei weitere Teile hinzugefügt sind, Fig.
4 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung einer alternativen Ausführungsform
mit innerem Sockelteil und äußerem mehrfach facetierten Kugelteil, Fig. 5 zeigt
einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung unter
Verwendung des äußeren mehrfach facetierten Kugelteils nach Fig. 4, geschnitten
in der Drehachse, Fig. 6 ist eine Explosionsdarstellung einer Antriebsgetriebebaugruppe
für die Ausfürhungsformen nach Fig. 1 - 3, Fig. 7 zeigt die Ausführungsformen nach
Fig. 1,2,3 und 6, zusammengebaut zu einem gegenläufigen koaxialen Befestigungswerkzeug,
Fig.
8 ist eine perspektivische Darstellung der Ausführungsform nach Fig. 4, angekoppelt
an ein Befestigungswerkzeug, und Fig. 9 zeigt duale, koaxiale Universalgelenke in
Tandemanordnung.
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In den Zeichnungen sind einander entsprechende Bauelemente mit gleichen
Bezugszeichen versehen. Fig. 1 zeigt ein äußeres Kugelteil 13 mit einem im wesentlichen
sphärischen äußeren Kugelabschnitt 15, dessen Oberfläche eine Mehrzahl gekrümmter
Facetten 17 aufweist, die gleichförmig und symmetrisch in der Winkelanordnung um
die Drehachse herum verteilt sind, die sich durch das Zentrum des äußeren Kugelabschnitts
15 erstreckt. Die Achse liegt zentral innerhalb einer zentralen Öffnung oder eines
Durchgangs 19 durch das Kugelteil 13. Das andere Ende des äußeren Kugelteils 13
ist einstückig verbunden mit einem äußeren Kugelzahnkranz 22.
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Ein inneres Sockelteil 21 besitzt einen ersten zylindirschen Abschnitt
23 in Verbindung mit einem zweiten Zylindrischen Abschnitt 25, der seinerseits einstückig
verbunden ist mit einer mehrfach facettieten Antreibswelle 27, die so ausgebildet
ist, daß sie in eine öffnung 18 eines inneren Kugelsockelzahnrades 20 paßt. Der
zylindrische Abschnitt 23 besitzt eine Aufnahmeöffnung oder einen Verbindungssockel
29 mit einer im wesentlichen runden Öffnung, die jedoch mit einer Mehrzahl von gleichförmig
und symmetrisch in Winkelrichtung um eine Drehachse verteilten Facetten versehen
ist, welche Achse zentral durch den zylindrischen Abschnitt 23, den zylindrischen
Abschnitt 25 und die Antriebswelle 27 verläuft. Das innere Sockelteil 21 paßt in
die Öffnung 19 des äußeren Kugelteiles 13 und kann darin frei koaxial umlaufen.
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Ein inneres Kugelteil 33 besitzt eine im wesentlichensphärische innere
Verbindungskugel 35 an einem Ende mit einer Oberfläche, die eine Mehrzahl von gekrümmten
Facetten 37 aufweist, ausgefluchtet
und gleichförmig und symmetrisch
positioniert in Winkelrichtung um eine Drehachse, die zentral durch das innere Kugelteil
33 verläuft, wie auch durch die innere verbindungskugel 35. Das andere Ende des
inneren Kugelteils 33, weist einen Zylinderatschnitt 39, einstückig angeformt auf,
mit einer Schulter der einem Kragen 41 um den Umfang herum, der den Zylinderabschnitt
39 von der inneren Kugel 35 trennt. Der Zylinderabschnitt 39 besitzt eine Aufnahme
43 mit einer Innenfläche, die wiederum eine Mehrzahl von Facettenflächen 45 aufweist.
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Ein äußeres Sockelteil 47 weist einen Grundkörper auf, mit einem Zylinderabschnitt
49, mit einer zentralen Öffnung 57, die sich hindurcherstreckt. Ein Ende des Zylinderabschnitts
49 (nicht erkennbar) ist so ausgebildet, daß es die äußere Verbindungskugel 15 des
äußeren Kugelteils 13 aufnimmt. Dieses Ende des äußeren Sockelteiis 47 ist außerdem
ausgebildet zur Aufnahme halbkreisförmiger äußerer Kugelklemmen 46 und 50, die rings
um die äußere Kugel 15 angeordnet werden, nachdem diese in den Zylinderabschnitt
49 eingeführt worden ist, um so das äußere Kugelteil 13 in Eingriff zu halten. Das
äußere Ende des Zylinderabschnitts 49 besitzt axial vorstehende kreissektorförmige
Segmente 51, die abwechseln mit ausnehmungen in Form runder Segmente 53 und in Umfangsrichtung
um das Ende angeordnet sind. Nahe den axialflanschförmig hochstehenden Segmenten
51 und entsprechend ausgebildeten Ausnehmungen 53 befindet sich ein Gewindeabschnitt
55, der auf dem Zylinderabschnitt 49 eingearbeitet ist.
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Die halbkreisförmige äußere Kugelklemme 46 hat gekrümmte oder abgeschrägte
Flächen 48, die in Eingriff gelangen mit den gekrümmten Facetten 17 der äußeren
Verbindungskugel 15. In ähnlicher Weise hat auch die halbrunde Klemme 50 gekrümmte
oder abgeschrägte Flächen 52, die in ähnlicher Weise an den gokrümmten Facetten
17 der äußeren Kugel 15 angreifen. Die halbrunde äußere Kugeiklemme 46 weist durchgehende
Schraubenlöcher 56 auf, und in ähnlicher Weise weist die halbkreisförmige äußere
Kugelklemme 50 durchgehende
Schraubenlöcher 58 auf, die jeweils
Bolzen 54 aufnehmen, wenn welche ihrerseits in dem Ende des Zylinderabschnitts 49
des äußeren Sockelteils 47 befestigt werden.
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Ein inneres Antreibsglied 59 weist einen Grundkörperzylinderabschnitt
61 auf, der an einem Ende einstückig verbunden ist mit dem zugekehrten anderen Ende
einer mehrfach facettierten Welle 63, die ausgebildet ist zum Eingriff in die Aufnahme
43 des inneren Kugelteils 33. Der Zylinderabschnitt 63 besitzt eine Schulter 65
nahe dem der mehrfach facettierten Welle 63 abgekehrten Ende. Eine genutete oder
mehrfach facettierte Öffnung 67 erstreckt sich zentral durch das innere Antriebsteil
59, und ist so ausgebildet, daß sie angepaßt das entsprechend genutete oder mehrfach
facettierte Ende eines unter Drehmomentbelastung abscherbaren Bolzens aufnimmt.
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Ein äußeres Antriebsglied 59 besitzt einen Grundkörperzylinderabschnitt
71, der an einem Ende eines Kragens oder eine Schulter 73 mit hochstehenden Segmenten
75 und ausgenommenen Segmenten 77 aufweist, die entsprechend komplementär ausgebildet
sind zu den Ausnehmungssegmenten 53 und hochstehenden Segmenten 51 des äußeren Sockelteils
47. Eine mehrfach facettierte oder genutete Öffnung 79 befindet sich zentral in
dem äußeren Antriebsglied 59 zum Eingriff in Anpassung mit den Ecken oder Facetten
einer Mutter.
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Eine zylindrische überwurfmutter 81 besitzt eine Schulter 83 an einem
Ende und eine innere Gewindefiäche 85 am anderen Ende und dient dazu, daß äußere
Antriebsgleid 69 in Eingriff mit dem äußeren Sockelglied 47 zu halten.
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Fig. 2 zeigt in perspektivischer Explosionsdarstellung das innere
Kugelteil 33 und das äußere Sockelteil 47.
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Das innere Kugelteil 33 ist mit seinem Zylinderabschnitt 39 getrennt
von der inneren Verbindungskugel 35 durch einen Kragen 41 gezeigt. Die innere Verbindungskugel
35 ist mit Facetten 37 ringsum versehen. Das innere Kugelteil 33 besitzt eine Öffnung
36, die sich zentral und in der Drehachse hindurcherstreckt und sich bis in de Aufnahme
43 (nicht erkennbar) erstreckt.
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Das äußere Sockelteil 47 hat hochstehende runde Segmente 51, abwechselnd
mit entsprechend runden ausgenommenen Segmenten 53an einem Ende, die von dem Zylinderabschnitt
49 durch den Gewindeabschnitt 55 getrennt sind. Das andere Ende des Zylinderabschnitts
49 hat Gewindebohrungen 44 zur Aufnahme der Bolzen 54, um die halbrunden äußeren
Kugelklemmen 46 bzw. 50 zu befestigen. Das äußere Sockelteil 47 besitzt eine konkave
Öffnung oder einen äußeren Verbindungssockel 42 zentral und symmetrisch positioniert
bezüglich der Drehachse. Der äußere Verbindungssockel 42 hat Facettenflächen 40
in Ausfluchtung mit der Drehachse und gleichförmig und symmetrisch in Umfangsrichtung
positioniert.
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In Fig. 3 ist ein Längsschnitt durch die Ausführungsform nach Fig.
1 gezeigt, wobei Antriebsgetriebe und ein flexibler Auswerferschacht dargestellt
sind. Ein Antriebszahnrad 14 für das innere Gelenk besitzt vorstehende , dem Kreisverlauf
folgende Kupplungsklauen lo, die voneinder getrennt werden durch entsprechende Ausnehmungssegmente
9 zur Ankupplung an die äußere umlaufende Welle eines konzentrischen koaxialen Befestigungswerkzeuges.
Eine Antreibswelle 11 ersteckt sich durch eine Mittelöffnung des Zahnrades 14 im
festen Eingriff mit einer Öffnung 12 in einem Antreibszahnrad 16 für das äußere
Kugelgelenk.
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Das Antriebszahnrad 14 für das innere Kugelgelenk kämmt mit dem inneren
Kugelgelenkzahnkranz 20 der eine Mittelöffnung 18 aufweist, die drehfest die Kopplung
zur Welle 27 des inneren Sockelteils 2 herstellt; das Antriebszahnrad 16 für das
äußere Kugelgelenk kämmt mit dem äußeren
Kugelgelenkzahnkranz 22
in dem sich der zentrale Zylinderabschnitt 25 des inneren Sockelteils 21 frei drehbar
befindet. Die Mittelöffnung 19 im äußeren Kugelteil 13 nimmt den Zylinderabschnitt
23 des inneren Sockelteiles 21 frei drehbar auf. Der innere Verbindungssockel 29
nimmt winkelgleitbeweglich die innere Verbindungskugel 35 auf, so daß man ein Universalgelenk
erhält.
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Die äußere Verbindungskugel 15 steht im Eingriff mit dem äußeren Verbindungssockel
42 des äußeren Sockelteils 47 und wird in diesem gehalten durch die äußeren halbrunden
gelklemmen 46 und 50, wobei die mehrfach facettierten Flächen des äußeren Verbindungssockels
42 in Eingriff stehen mit den mehrfach facettierten Flächen der äußeren Verbindungskugel
15. Der Kragen oder die Schulter 41 des inneren Kugelteils 33 stehen in Kontakt
mit einer Schulter innerhalb des äußeren Sockelteils 47 zum Positionieren des inneren
Kugelteils 33 in jenem. Das innere Kugelteil 33 besitzt ferner eine Antriebsaufnahme
43 mit einer Mehrzahl von Facetten 45, die in Eingriff stehen mit den mehrfach facettierten
Flächen des facettierten oder genuteten Wellenabschnitts 63 des inneren Antriebsgliedes
59. Der Kragen 65 an dem letzteren steht in Kontakt mit der Schulter 66 des äußeren
Antreibsgliedes 69 um das innere Antriebsglied 59 in Dreheingriff innen zu halten
mit dem äußeren Antriebsgleid 69.
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Der Kragen 83 der Überwurfmutter 81 liegt ander Schulter 73 des äußeren
Antriebsgliedes 69 an.
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Die Überwurfmutter 81 ist aufgeschraubt auf das äußere Sockelteil
47 und hält die Kupplungssegmente 75 bzw.
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Kupplungsausnehmungen 77 des äußeren Antreibsgliedes 69 in drehfester
Verbindung mit den Kupplungsausnehmungen
53 bzw. den Kupplungssegmenten
51 des äußeren Sockelteils 47.
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Koinzident mit der Drehachse des äußeren Kugelteils 13 des inneren
Sockelteils 21, des inneren Kugelteils 33, und des inneren Antriebsgliedes 59 befindet
sich ein flexibles Schacht 87, der gelenkig über ein Gelenk 89 an einen Lenker 91
angekoppelt ist, der um eine Schwenkzapfen 93 mittels eines Betätigungsarmes 95
schwenkbar ist.
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In Fig. 4 ist in perspektivischer Explosionsdarstellung ein alternativ
verwendbares äußeres Kugelteil 97 dargestellt, innerhalb dem zentral bezüglich seiner
Drehachse ein inneres Sockelteil 21 angeordnet ist. Das äußere Kugelteil 97 hat
eine äußere Verbindungskugel 99 an einem Ende mit einer Mehrzahl von Facetten lol
auf der Oberfläche in Ausfluchtungsanordnung mit der Drehachse und gleichförmig
symmetrisch in Umfangsrichtung um diese positioniert. Das andere Ende des alternativen
äußeren Kugelteils 97 besitzt einen Kragen 103, der angeformt ist, und vorstehende
Kupplungssegmente 105 aufweist, zwischen denen sich ausgenommene Segmente 107 befinden,
so daß sich ein axialflanschkupplungsmechanismus mit der äußeren Antriebskupplung
eines koaxialen gegenläufig umlaufenden Befestigungswerkzeuges ergibt. Das innere
Sockelteil 20 mit einem Zylinderendabschnitt 23,mittleren Zylinderabschnitt 25 und
facettierten oder genuteten Welle oder Vorsprung 29 besitzt eine Mittelöffnung 28,
die sich hindurcherstreckt zur Aufnahme des Auswerfschachtes 87 aus Fig. 3.
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Fig. 5 zeigt einen Längsschnitt des äußeren Kugelteils 97 in Wirkverbindung
mit den zugeordneten Komponenten.
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Das innere Sockelteil 21 befindet sich zentral innerhalb des äußeren
Kugelteils 97, unabhängig drehbar von jenem. Die Schulter 103 des äußeren Kugelteils
97
steht in Kontakt mit einem Kragen 102 einer Kupplungsüberwurfmutter
loo, die aufschraubbar ist, auf das Ende eines Befestigungswerkzeuges. Die Kupplungsvorsprünge
105 alternieren mit den Kupplungsausnehmungenssegmenten 107, bilden eine Flanschkupplung
zum Eingriff mit dem äußeren Antriebsmechanismus eines koaxialen gegenläufig umlaufenden
Antreibs eines Befestigungswerkzeugs. Die facettierte oder mit Teilnuten versehene
Antriebswelle 27 des inneren Sockelteils 21 steht im Eingriff mit dem inneren Antriebsmechanismus
des koaxialen Antriebs des Befestigungswerkzeugs.
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Ein Auswerfglied mit einem langgestreckten Schaft 111 ist zentral
innerhalb des inneren Sockelteils 21 längs dessen Drehachse angeordnet. Der Schaft
111 besitzt einen zylindrischen Abschnitt 113 mit einem Kragen 115 sowie einen Stabfortsatz
117, der sich von jenem wegerstreckt. Der Kragen 115 steht im Eingriff mit einer
Schulter innerhalb eines inneren Sockelteils 21 und wird von einer Feder 123 an
Ort und Stelle gehalten.
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Ein im wesentlichen identisches Auswerfglied befindet sich axial in
der zentralen Öffnung des inneren Kugelteils 33. Kragen 115 steht in Kontakt mit
einer Schulter innerhalb des inneren Antreibsgliedes 59 und wird dort an Ort und
Stelle durch Feder 121 gehalten. Der Endfortsatz des Stabes 117 erstreckt sich bis
in die innere genutete oder facettierte Bolzenaufnahme 67 des inneren Antriebsgliedes
59. Die Aufnahme 43 des Zylinderabschnitts 39 des inneren Kugelteils 33 nimmt die
mehrfach facettierten Flächen der facettierten oder genuteten Endwelle 63 des inneren
Antreibsgliedes 59 auf.
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Das äußere Antriebsglied 69 hält das innere Antriebsglied 59 drehbeweglich
durch einen Kragen 65 des inneren
Antriebsgliedes 59 in Kontakt
mit der Schulter 66 des äußeren Antriebsgliedes 69. Die genutete oder facettierte
Mutternaufnahme 79 des äußeren Antriebsgliedes 69 steht in Eingriff mit den Ecken
oder Oberflächen der Mutter, die aufgeschraubt ist auf den unter Drehmomentbelastung
abscherbaren Bolzen, wobei das genutete Ende des Bolzens in Eingriff steht mit der
inneren genuteten oder facettierten Bolzenaufnahmeöffnung 67 des inneren Antriebsgliedes
59.
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In Fig. 6 ist ein Antriebszahnrad 16 für das äußere Kugelgelenk erkennbar
mit einer zentral angeordneten mehrfach facettierten Antriebssockelöffnung 12 darin.
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Das Antriebszahnrad 14 für das innere Kugelgelenk weist axialflanschartig
vorstehende Segmente b und abwechselnd mit diesen Segmentvertiefungen 9 auf, so
daß sich axialflanschmechanismus ergibt zur Ankupplung an den äußeren Antriebsmechanismus
eines koaxial gegenläufig arbeitenden Befestigungswerkzeugs. Eine mehrfach facettierte
Antriebswelle 11 steht in Eingriff mit der Antriebssockelaufnahme 12 des Antriebszahnrads
16 für das äußere Kugelgelenk drehfest mit jenen und schafft die Verbindung zu dem
inneren Antriebsmechansmus des Befestigungswerkzeugs.
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In Fig. 7 ist eine perspektivische Darstellung der Ausführungsform
nach Fig. 1, 2 und 3 und 6 erkennbar, verbunden mit einem Befestigungswerkzeug.
Das äußere Kugelteil 13 steht im Eingriff mit dem äußeren Sockelteil 47 und wird
an Ort und Stelle gehalten durch die halbrunden äußeren Kugelklemmen 46 und 50.
Die Überwurfmutter 81 hält das äußere Antriebsglied 69 drehbar gekuppelt mit dem
äußeren Sockelteil 47. Die mit Keilnuten versehene oder mehrfach facettierte öffnung
79 im Äußeren Antreibsglied 69 ist ausgebildet zur Aufnahem einer Mutter, die aufgeschraubt
ist auf einen unter Drehmomentbelastung abscherbaren Bolzen.
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Das Getriebegehäuse 125 enthält den inneren Kugelgelenkzahnkranz 20
und den äußeren Kugelgelenkzahnkranz 22.
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Diese beiden Zahnkränze kämmen mit dem äußeren Kugelgelenkantriebszahnrad
16 bzw. dem inneren Kugelgelenkentriebszahnrad 14 die ihrerseits in dem Antriebszahnradgehause
127 eingeschlossen sind. Der flexible Auswerferschacht 87 ist drehbweglich gekuppelt
mittels Gelenk 89 an den Rahmenartig ausgebildeten Lenker 91, der mit dem Befestigungswerkzeug-Adaptergehäuse
über einen Gelenkzapfen 93 verbunden ist, so daß der rahmenartige Lenker verschwenkbar
ist durch einen Hebelfortsatz oder Betätigungsarm 95.
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Der Griff 129 dient zum Stabilisieren der gesamten Baugruppe durch
die Bedienungsperson, wenn sie benutzt wird, in Verbindung mit einem Befestigungswerkzeug.
Eine Klemme 131 wird verwendet, um die Universalgelenkbaugruppe an das zugeordnete
Befestigungswerkzeug anzubauen und fest zuklemmen.
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In Fig. 8 ist perspektivisch eine Ausfürhungsform der Erfindung dargestellt,
unter Verwendung des alternativen äußeren Kugelgliedes 97 gemäß Fig. 4. Das Kugelteil
97 steht in Eingriff innerhalb des äußeren Sockelteils 47 und wird in Eingriff gehalten
durch die halbrunden äußeren Kugelklemmen 46 und 50. Die überwurfmutter 81 erhält
das äußere Antriebs glied 69 drehfest mit dem äußeren Sockelteil 47. Die mit Keilnuten
versehene oder facettierte Mutteraufnahme 79 im äusseren Antreibsglied 69 ist für
die Aufnahme und die Momentübertragung der Ecken und Facetten einer Nut ausgebildet,
die aufgeschraubt ist auf einen unter Momentbelastung abscherbaren Bolzen. Das alternative
äußere Kugelteil 97 ist drehfest verbunden mit einem Befestigungswerkzeug durch
die Kupplungsmutter 100.
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Fig. 9 zeigt eine Tandemverbindung des koaxialen Universalgelenks
das oben beschrieben wurd.e . Das äußere Kugelteil 97 mit der äußeren Verbindungskugel
99 steht
in Eingriff mit einem äußeren Kugelgelenkkupplungsglied
133, das eine äußere Kugelkupplungsaufnahme 135 aufweist. Das äußere Kugelgelenkkopplungsteil
133 besitzt ferner eine Verbindungskugel 137, die einstückig angeformt ist, und
ihrerseits in Eingriff steht mit dem äußeren Sockelteil 47 innerhalb des äußeren
Verbindungssockels 42. Die Klemmen 46 und 50 halten die äußere Verbindungskugel
99 innerhalb der äußeren Kupplungsaufnahme 135 und in ähnlicher Weise die Kugel
137 innerhalb des äußeren Verbindungssockels 42. Ein inneres Kugelgelenkkopplungsteil
139 steht im Eingriff mit dem inneren Sockelteil 21 innerhalb des inneren Verbindungs-
oder Gelenksockels 29. Das innere Kugelgelenkkopplungsteil 139 besitzt eine Verbindungskugel
139 an einem Ende und einen inneren Kugelkopplungssockel 145 am anderen Ende und
ist drehbar aufgenommen vollständig innerhalb des äußeren Kugelgelenkkopplungsteils
133. Die innere Kopplungsverbindungskugel 141 steht im Eingriff mitdem inneren Kugelverbindungssockel
29 des inneren Sockelteils 21. Der innere Kugelkopplungssockel 145 besitzt eine
innere Kugelkopplungsaufnahme 143, die im Eingriff steht mit der inneren Verbindungs-
oder Gelenkkugel 35.
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Die Wirkungsweise des Universalgelenks kann am besten unter Bezugnahme
auf Fig. 1 erläutert werden. Die innere Kugelsockelantriebswelle 27 steht im Eingriff
mit der Öffnung 18 in dem inneren Kugelsockelzahnkranz 20. Das innere Sockelteil
21 einschließlich der zylindrischen Abschnitte 23 und 25 ist vollständig drehbar
innerhalb der Öffnung 19 des äußeren Kugelteils 13. Die innere Verbindungskugel
35 mit ihrer mehfach facettierten Fläche 37 paßt in den inneren Kugelgelenksockel
29 und ist komplementär ausgebildet und so im Eingriff mit den inneren Sockelfacetten
31 des letzteren. Demgemäß stehen die gekrümmten Facetten 37 im Gleiteingriff mit
den Facetten 31, so daß sich ein Universalbeugegelenk ergibt.
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Die innere Kügelteilantriebsaufnahme 43 nimmt den genuteten oder facettierten
Endfortsatz oder die Antriebswelle 63 des inneren Antriebsgleides 59 auf.
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Demgemäß wird beim Umlauf des Zahnkranzes 20 das innere Sockelteil
21 in Umlauf versetzt, was seinerseits dazu führt, daß das innere Kugelteil 33 umläuft
und seinerseits weiter das innere Antreibslglied 59 zur Drehung antreibt, welches
weiter einen unter Momentenbelastung abscherbaren Bolzen verdreht, der erfaßt wird
von der inneren genuteten oder facettierten Bolzenaufnahme 67. Wegen des Eingriffs
der inneren Kugel 35 und des inneren Sockels 29 kann die Achse der Drehung des inneren
Sockelteils 21 gebeugt verlaufen @@@@@@@@@@ gegenüber der Drehachse des inneren
Kugelteils 33 und des angekoppelten Antriebsgliedes 59.
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Es ist festzuhalten, daß die inneren Kugelgelenkteile und die angeschlossenen
Antriebsgleider frei drehbar sind innerhalb der zentralen öffnungen in den äußeren
Kugelteilen 13 und dem äußeren Sockelteil 47.
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Das äußere Sockelteil 47 steht im Eingriff mit den facettierten Flächen
der äußeren Gelenkkugel 15 in ähnlicher Weise, wie cas oben für die innere Gelenkkugel
35 und den inneren Gelenksockel beschrieben wurde. Um die gesamte Baugruppe zusammenzuhalten
und zu verhindern, daß das äußere Sockelteil 47 sich von der Gelenkkugel 15 löst,
halten die äußeren halbrunden Kugelklemmen 46 und 50 die Kugel 15 innerhalb des
äußeren Sockelteils 47. Die Kombination der vorstehenden Segmente 51 und der ausgenommenen
Segmente 53 des äußeren Sockelteils 47 steht im Eingriff mit komplementär ausgebildeten
Segmenten 75 bzw. ausgenommenen Segmenten 77 des äußeren Antriebsgliedes 69. Die
überwurfmutter 81 hält das äußere Antriebsglied 69 in Paßeingriff mit den äußeren
Sockelteil 47. Wenn deshalb der Zahnkran 22 die Kugel 15 zur Drehung antreibt, wird
auch das
äußere Sockelteil 47 gedreht und dreht seinerseits das
äußere Antriebsglid 69. Das äußere Antriebsglied 69 besitzt die genutete oder facettierte
Mutteraufnahme 79 zum Erfassen der Mutter einer Drehmoment-Mutter-und-Bolzen-Baugruppe.
Der Zahnkranz 22 wird in einer Richtung verdreht, während der Zahnkranz 20 in der
entgegengesetzten Richtung umläuft, so daß sich koaxiale gegenläufige Drehung von
innerem und äußerem Antriebsglied 59 bzw. 69 ergibt. Durch Plazieren des inneren
Gelenksockels 29 innerhalb der zentralen Öffnung der äußeren Gelenkkugel 15, schwenken
die innere Kugelgelenkbaugruppe und die äußere Kugelgelenkbaugruppe um dasselbe
Zentrum, so daß sie gemeinsam dazu dienen, daß die Drehachse des innenren und äußeren
Antriebsgliedes 59 bzw. 69 um einen Beugewinkel versetzt verlaufen kann bezüglich
der Drehachse der äußeren Kugelteils 13 und des inneren Sockelteils 21.
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Die oben beschriebene gesamte Baugruppe und ihre Wirkungsweise wird
ferner illustriert n Fig. 3 die auch den inneren Kugel-Sockel-Zahnkranz 20, angekoppelt
an das dem inneren Kugelgelenk zugeordneten Antriebszahnrad 14 zeigt, daß seinerseits
gekuppelt ist mit dem äußeren koaxialen Antrieb eines gegenläufig rotierenden koaxialen
Antriebsbefestigungswerkezeugs (nicht dargestellt).
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In ähnlicher Weise kehtder Zahnkranz 22 für das äußere Kugelgelenk
in Eingriff mit dem zugeordneten Zahnrad 16, das seinerseits zur Drehung angetrieben
wird durch den Antriebswellenfortsatz 11, welcher verbunden istm it dem inneren
koaxialen Antrieb eines (nicht dargestellten) gegenläufig rotierend ausgebildeten
koaxialen Antriebsgliedes des Befestigungswerkzeugs.
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Wenn die innere Genutete oder facettierten Bolzenaufnahme 67 das Ende
eines unter Drehmoment abscherbaren Bolzens aufnimmt und dieses Ende abgeschert
wird, wenn der Bolzen mit dem korrekten Drehmoment angezogen wird, verklemmt sich
manchmal das Ende des Bolzens innerhalb der Bolzen aufnahme 67. Um dieses verbleibende
Bolzenende zu entfernen, wird der flexible Schacht 87 durch eine zentrale öffnung
längs der Achse jedes der Teile gedrückt, die das duale koaxiale gegenläufig umlaufende
Universalgelenk bilden. Dieser Schacht wird bestätigt durch den rahmenartigen Lenker
91, der schwenkbeweglich an dem Schwenkzapfen 93 aufgehangen it und so mit der mit
dem Befestigungswerkzeug verbundenen Baugruppe verbunden ist. Durch Ziehen an dem
Fortsatz 95 wird der Schacht 87 gegen das abgescherte Ende des Bolzens gedrückt
um diese aus der Bolzenaufnahmeöffnung 67 auszuwerfen, um so das Werkzeug für den
nächsten Arbeitsgang bereitzumachen. Die Baugruppe des Lenkers an dem unteren Getriebesatzgehäuse
ist in Fig. 7 dargestellt.
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Anstatt ein Getriebesystem zu verwenden, um ein Befestigungswerkzeug
anzukuppeln, kann das duale, koaxiale Universalgelenk auch direkt an das Ende eines
Befestigungswerkzeuges angesetzt werden, wie in Fig. 5 illustriert. Hier wird das
äußere Kugelteil 97 verwendet, das eine Schulter an einem Ende aufweist, mit Kupplungssegmenten
105 und Kupplungsausnehmungen 107.
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Diese abwechselnden und eingesenkten runden Segmente stehen in Eingriff
mit dem äußeren koaxialen Antriebsmechanismus des kaoxialen gegenläufig rotierenden
Befestigungswerkzeug (nicht dargestellt) um das alternativ ausgeführte äußere Kugelteil
97 zu drehen. Das innere Sockelteil 21 erstreckt sich mit seinem mehrfach facettierten
oder genuteten Antriebs fortsatz axial durch das alternativ ausgeführte äußere Kugelteil
97 in Eingriff mit dem inneren koaxialen Antriebsmechanismus eines (nicht dargestellten)
Befestigungswerkzeugs, um
das innere Sockelteil 21 zu drehen. Die
äußere Gelenkkugel 99 des äußeren Kugelteils 97 steht in Eingriff mit dem äußeren
Sockelteil 47 wie oben beschrieben. In ähnlicher Weise ist das äußere Sockelteil
47 angekoppelt und steht in Eingriff mit dem äußeren Antriebsglied 69 wie oben beschrieben.
Das innere Kugelteil 33 steht in Eingriff und wir d zur Drehung angetrieben durch
das innere des Sockelteils 21, das seinerseits den Antriebswellenfortsatz 63 des
inneren Antriebsgliedes 59 dreht, wie oben unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben.
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Fig. 5 zeigt auch eine alternative Methode für das Auswerfen des abgescherten
Drehmomentes aus der Bolzenaufnahme 67 des inneren Antriebsgliedes 59. Das Auswerfglied
bestitzt einen langgestreckten Schaft 111, einstückig verbunden mit einem zylindrischen
Abschnitt 113, der eine Schulter 115 aufweist, von der sich ein Stab 117 in da Bolzenaufnahme
67 wegerstreckt. Eine Schraubenfeder 121 zwischen einer Schulter 115 und der Rückfläche
der antriebsaufnahme 63 des inneren Kugelteils spannt das Auswerfglied 111 mit dem
vorspringenden Stabende 117 vollständig in die Bolzenaufnahme 67 vor. Wenn die Bolzenaufnahme
67in Eingriff gelangt mit dem genuteten Ende eines unter Drehmoment abscherbaren
Bolzens so drückt der Bolzen das vorstehende Ende 117 aus der Bolzenaufnahme 67
heraus, unter Kompression der Feder 121. Wenn das Bolzenende abgeschert ist, drückt
die Feder 121 das abgescherte Ende des Bolzens aus der Bolzenaufnahme 67. Sollte
das abgescherte Bolzenende innerhalb der Bolzenaufnahme 67 verklemmen ist ein entsprechend
identisches Auswerfglied innerhalb des äußeren Kugelteils 97 und des inneren Sockelteils
21 axial ausgefluchtet darin vorgesehen. In ähnlicher WEise spannt eine Feder 123
das identische Auswerfglied innerhalb des inneren Sockelteils 21 mit der Schulter
115 gegen eine Paßfläche
innerhalb des inneren Sockelteils 21 vor.
Wenn deshalb das Ende eines unter Drehmoment abscherbaren Bolzens gegen das vorstehende
Stabende 117 des Auswerfgliedes drückt, drückt es auch das Auswerfglied innerhalb
des inneren Kugelteils 33 gegen das Auswerfglied innerhalb des inneren Sockelteils
21. Wenn das abgescherte Bolzenende sich innerhalb der Bolzenaufnahme 67 verklemmen
sollte, so kann der Auswerfschaft des Befestigungswerkzeuges verwendet werden, um
gegen das Auswerfglied innerhalb des inneren Sockelteils 21 zu drücken, das seinerseits
gegen das Auswerfglied innerhalb des inneren Kugelteils 33 drückt, um so das abgescherte
Bolzenende aus der Bolzenaufnahme 67 aus zuwerfen. Unabhängig von einem Beugewinkel,
der Drehachse des inneren Antreibsteiles und des äußeren Antriebsgliedes 59 bzw.
69 bezüglich der Drehachse des Befestigungswerkzeuges ist das Auswerfglied immer
benutzbar, um das abgescherte Bolzenende aus der Bolzenaufnahme 67 auszuwerfen.
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Um einen größeren Beugewinkel zwischen den Drehachsen des Befestigungswerkzeugs
und des inneren und äußeren Antriebsgliedes des koaxialen Universalgelenks herzustellen,
kann man eine Tandemanordnung einer Kugelgelenkbaugruppe verwenden, wie in Fig.
9 dargestellt. Anstatt das Kugelteil 99 innerhalb der äusseren Kugelaufnahme 42
des Sockelteils 47 aufzunehmen, kann ein äußeres Kugelgelenkkopplungsteil 133 verwendet
werden, daß die Kugel 99 mit der äußeren Kugelaufnahme 42 koppelt.
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In ähnlicher Weise kann die innere Kugel 33 mit der inneren Kugelaufnahme
29 des inneren Sockelteils 21 gekoppelt werden, mittels eines inneren Kugelgelenkkupplungsteils
139. Durch Verwendung der inneren und äußeren Kugelgelenkkopplungszeile 133und 139
in koaxialer Kombination, kann der Beugewinkel zwischen den Drehachsen eines Befestigungswerkzeugs
und den inneren bzw. äußeren Antriebsgliedern 59 bzw. 69 in seiner Große verdoppelt
werden. Deshalb kann diese Bauart verwendet werden, um mit dem Wekzeug in sehr engem
Räumen zu arbeiten,
bei denen dies bisher unmöglich war, mit dem
Werkzeug sich Zugang zu verschaffen, unter Ausfluchtung der Drehachse mit der Baugruppe
aus Abscherbolzen und Mutter.
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Der Sockel oder die Aufnahme 42 des äußeren Sockelteils 47 ist in
den Fig. so dargestellt, daß entweder gekrümmte oder gerade Facetten 40 vorgesehen
sind (Fig. 2,3,5 und 9).
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Es versteht sich, daß andere Konfigurationen möglich sind, und im
Rahmen der Erfindung ausführbar bleiben.
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Beschrieben wurdemithin ein duales, koaxiales Universalgelenk mit
zwei unabhängig voneinander drehbaren koaxialen Universalgelenken, mittels denen
eine Achse der koaxialen Drehung zu einer anderen Achse der koaxialen Achse gebeugt
werden kann.
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Eine Mehrzahl von universalkugelgelenken kann in Serie oder Tandem
verbunden werden, wobei der Beugewinkel einer Drehachse gegenüber der anderen Drehachse
vergrößert wird, gegenüber den Grenzwerten, die mit einem einzigen Universalkugelgelenk
realisierbar sind.
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Man erkannt, nun, daß die beschriebenen Universalgelenke eine mechanische
Anordnung bilden, die verwendet werden kann in Verbindung mit einem koaxialen Befestigungswerkzeug
um die Drehachse des inneren und äußeren Antriebsmechanismus gegenüber der Drehachse
des koaxialen Antriebsmechanismus des Befestigungswerkzeugs selbst um einen Winkel
zu versezten oder zu beugen.
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Obwohl in bestimmter Weise ausgeführte Komponenten usw.
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in Verbindung mit spezifischen Ausführungsbeispielen eines Universalgelenks
beschrieben worden sind, können auch andere Verwendet werden. Es versteht sich ferner,
daß zwar bevorzugte Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung offenbart
und erörtert worden sind, daß jedoch andere Anwendungen und mechanische Anordnungen
möglich
sind, und daß die beschriebenen Ausführungsbeispiele in
mehrfacherer Weise abgewandelt werden können, ohne daß dabei vom Grundgedanken der
Erfindung abgewichen wird.
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Patentansprüche: