DE2913311A1

DE2913311A1 - Sicherheitskupplung fuer motorisch betriebene biegsame wellen

Info

Publication number: DE2913311A1
Application number: DE19792913311
Authority: DE
Inventors: Walter Kulischenko
Original assignee: Pennwalt Corp
Current assignee: Pennwalt Corp
Priority date: 1978-04-03
Filing date: 1979-04-03
Publication date: 1979-10-11
Also published as: GB2017867B; GB2017867A; US4185474A

Description

DR.-ING. WALTER ΑΒΪΤΖ ^ΜΰΡ*'^η· 3. April 1979

Postanschrift / Portal Address DIPL.-PHYS.M. GRITSCHNEDER

. Ulü 1 ϋΛ Ji . JMLU JV* Postfach ββΟΙΟβ. 80OO München 8β

U Telefon 983222 291331

Patentanwälte T Telegr»mme:Cliemlndu« München

Telegramme: Chemindus München Telex:(O)S23S93

IR 2320

PENNWALT CORPORATION

Pennwalt Building, Three Parkway, Philadelphia, Pennsylvania 19102, V.St.A.

Sicherheitskupplung für motorisch betriebene biegsame Wellen

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Die Erfindung betrifft biegsame Wellen und insbesondere verbesserte Kupplungen zur Verwendung mit motorisch betriebenen biegsamen Wellen, um zu ermöglichen, daß der Mantel der biegsamen Welle unbelastet bleibt, selbst wenn der getriebene Teil bzw. das Handstück um das Werkstück .so herumbewegt wird, daß der Mantel Verdrehungsbewegungen unterzogen wird.

Biegsame Wellen bilden Grundelemente der Kraftübertragung und dienen dazu, eine Kraft oder Steuerung von einem treibenden Element auf ein getriebenes Element zu übertragen. Die übertragung kann über, unter oder um Hindernisse oder Gegenstände herum erfolgen, wenn die übertragung durch feste Wellen schwer durchführbar oder unmöglich ist.

Bei einer drehbaren biegsamen Welle herkömmlicher Art ist um einen Drahtdorn eine Anzahl Lagen von eng gewickeltem Draht herumgewickelt, wobei jede der Lagen nacheinander abwechselnd in entgegengesetzten Richtungen, d.h. mit rechter oder linker Legerichtung gewickelt ist. Eine solche Welle ist gewöhnlich von einem biegsamen Mantel aus Metall od. dgl. bedeckt und zwischen der Welle und dem Mantel ist ein Spielraum vorgesehen, damit sich die Welle frei innerhalb des Mantels drehen kann.

Drehbare biegsame Wellen gibt es in zwei Grundtypen, nämlich motorisch betrieben und ferngesteuert. Motorisch betriebene biegsame Wellen sind in erster Linie für den Motorantrieb oder hochtourigen Betrieb in der einen Richtung bestimmt. Ferngesteuerte biegsame Wellen sind andererseits in erster Linie zur handbetätigten Steuerung in der

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einen und in der anderen Richtung bestimmt.

Für motorisch betriebene biegsame Wellen gibt es zwei Hauptarten -von Anwendungsfällen, nämlich solche, l>ei denen die Welle in einer gegebenen Stellung arbeitet und die Kurve bzw. Kurven der Welle im wesentlichen feststehend bleiben, und solche, bei welchen.eine relative Bewegung zwischen dem treibenden und dem getriebenen Element stattfindet, und die Krümmung oder Verdrehung der Welle sich ständig verändert, beispielsweise, wenn ein getriebenes Element, z.B. ein tragbares Schleifwerkzeug, ständig durch eine Bedienungsperson um das Werkstück herumbewegt wird. In einem solchen Fall waren die bekannten Vorrichtungen, welche die motorisch betriebene sich drehende biegsame Welle mit der Spindel des Schleifwerkzeugs kuppelten, starr durch Verschraubung zwischen der biegsamen Welle und der Spindel befestigt, so daß sie nicht in der Lage waren, eine Verdrehung des Mantels der biegsamen Welle während der Schleifarbeiten zu verhindern. Unter solchen Betriebsbedingungen haben sich gewisse verwendete Schraubverbindungen, die bei den bekannten Kupplungsvorrichtungen verwendet wurden, oft gelockert, so daß die hochtourige biegsame Welle, die sich innerhalb des Mantels dreht, Verletzungen der Bedienungsperson verursachen konnte.

Aufgabe der Erfindung ist, die vorerwähnten Mängel der bekannten Vorrichtungen durch die Entwicklung einer Sicherheitskupplung zu beseitigen, die automatisch die Spannungen löst, die in den Mantel durch das Verdrehen desselben hereingebracht wurden und durch Bewegen des Handstücks und des Werkzeugs durch eine Bedienungsperson verursacht werden. Ferner wird, selbst wenn die erfindungsgemäße Sicherheitskupplung eine Störung erleiden sollte, die Kraftzufuhr zu dem Handstück oder dem getriebenen Element im wesentlichen

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sofort aufgehoben, um jede Gefahr einer Verletzung der Bedienungsperson zu verringern.

In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht im Längsschnitt einer typischen bekannten Kupplung für eine motorgetriebene dreh bare Welle;

Fig. 2 eine Ansicht im Längsschnitt einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kupplung für eine motorgetriebene drehbare Welle;

Fig. 3 eine Ansicht der Ausführungsform nach Fig. 2 im Schnitt nach der Linie 3-3 in derselben.

Die in Fig. 1 dargestellte Kupplung 10 besitzt ein Antriebsende 12 und ein Abtriebsende 14. Das Antriebsende 12 umschließt eine drehbare biegsame Welle 16, von der das eine Ende mit einer geeigneten Kraftquelle (nicht gezeigt) , beispielsweise mit einem Elektromotor, verbunden ist, während ihr anderes Ende zu einem genauen Vierkantprofil 18 geformt ist, das von dem Antriebsvierkant 20 der Kupplungswelle 22 aufgenommen wird.-Die Kupplungswelle 22 verbindet die biegsame Welle 16 mit der Spindel 24 eines Werkzeugs. Die Kupplungswelle 22 ist innerhalb von zwei Lagern 26 und 28, zweckmässig Radiallagern, drehbar gelagert, welche Lager durch eine Abstandshülse 30 voneinander getrennt sind. Die Lager 26 und 28 und die Hülse 30 sind in ein Gehäuse oder Handstück 32 eingebaut. In das Handstück 32 kann eine Zwinge 34 am Eingangsende der Kupplung eingeschraubt werden. Die Zwinge 34 wird auf dem Mantel 36 der biegsamen Welle gestaucht oder gesickt. Im Handstück 32 ist am Abtriebsende der ^Kupplung

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ein Lagerhaltering 38 eingeschraubt. Die Kupplungswelle 22 ist mit einem Bund 40 zur Abstützung des Lagers 26 ausgebildet.

Die Kupplungsmutter 42, die sich mit dem Handstück 32 in axialer Ausfluchtung und im Abstand von dieser befindet, nimmt das Abtriebsende der Kupplungswelle 22 auf, welche in der Kupplungsmutter fest durch einen Stift 44 gehalten wird. Die Spindel 24 des Werkstücks ist innerhalb der Kupplungsmutter 42 durch eine Stellschraube 46 befestigt.

Im Betrieb hält die Bedienungsperson das Handstück 32 gewöhnlich mit einer Hand oder mit zwei Händen. Da das Handstück 32 auf die Zwinge 34 aufgeschraubt ist, die fest um den Mantel 36 gesickt ist, werden durch eine Bewegung durch die Bedienungsperson um das Werkstück leicht unerwünschte Verdrehungsspannungen in den Mantel 36 hereingebracht, die eine Lockerung der Schraubverbindung zwischen der Zwinge 34 und dem Handstück 32 zur Folge haben kann, so daß die Gefahr einer Verletzung der Bedienungsperson des Werkstücks besteht.

Ferner haben der Mantel und die biegsame Welle gewöhnlich eine Länge von etwa 1,82 bis 2,44 m (etwa 6-8 Fuß) und selten über 4,57 m (über 15 Fuß). Solche relativ kurzen Mantel- und Wellenlängen bilden beim Verdrehen leicht eine Schraubenlinie. Bekanntlich hat eine schraubenlinienförmige oder gekrümmte Welle eine geringere Drehmomentkapazität als eine gerade Welle wegen der erhöhten inneren Reibung innerhalb der Welle selbst sowie wegen der verstärkten Reibung zwischen der sich drehenden Welle und dem Mantel.

In Fig. 2 hält ein Haltering 50 die Zwinge in einer re-

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lativen Stellung zum Handstück statt eine Schraubverbindung zwischen beiden. Eine solche Anordnung ermöglicht es, daß sich das Handstück automatisch in der einen oder anderen Richtung dreht, während es von der Bedienungsperson gehalten wird, um Verdrehungsspannungen zu lösen, die im Mantel der biegsamen Welle infolge der Bewegung des Handstücks auftreten.

Die Zwinge 34' wird daher fest um den Mantel 36* der biegsamen Welle 16 herum gesickt. Die biegsame Welle 16 * ist mit einem Vierkantende 18' versehen, das von einem dazu passenden Antriebsvierkant 20' in der Kupplungswelle 22' aufgenommen wird. Die Welle 22' ist innerhalb Kugellagern 26' und 28' drehbar, die beide im Handstück 32' enthalten sind. Das Handstück 32 ist mit einer ringförmigen Ausnehmung 52 versehen, die in Fig. 2 und 3 gezeigt ist, und den Haltering 50 aufnimmt.

Die Zwinge 34 · kann eine freischwimmende Bewegung innerhalb der Kupplung ausführen, da der Haltering 50 keine elastische Kraft gegen sie ausübt. Die ringförmige Ausnehmung 52 ist etwas breiter als der Haltering 50 gemacht, um eine geringe Längsbewegung des Handstücks 32' mit bezug auf die Zwinge 34' sowie eine Drehbewegung des Handstücks, wie vorangehend beschrieben, zu ermöglichen.

Eine Zwischenlegscheibe 54, beispielsweise aus Messing oder Polytetrafluoräthylen, ist zwischen der Zwinge 34' und dem Lager 26' angeordnet.

Die Kupplungsmutter 42' weist eine Mittelbohrung 56 auf, die dazu dient, das Abtriebsende der Kupplungswelle 22* an ihrem einen Ende und die Spindel 24· an ihrem anderen Ende aufzunehmen. Der Stift 44' und die Stellschraube 46" sichern die Kupplungswelle und die Spindel innerhalb der

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Kupplungsmutter.

Der.; Haltering 50 wird in die Ausnehmung 52 mit Hilfe eines geeigneten Werkzeugs zum Einrasten gebracht, das in die Bohrungen 58 - 58 eingeführt wird, die in dem Haltering (Fig. 3) vorgesehen sind. Der Haltering 50 kann andere Formen als die gezeigte erhalten, soll jedoch nicht von einer solchen Breite oder Form sein, daß die Zwinge 34' an einer freischwimmenden Bewegung innerhalb der Kupplungsvorrichtung gehindert wird. Der Haltering 50 dreht sich mit dem Handstück 32' infolge des Rastsitzes des Halteringes innerhalb der Ausnehmung 52.

Aus dem Vorangehenden ergibt sich, daß eine Verdrehung des Mantels 36' während des Gebrauchs keine nachteiligen Wirkungen auf die Drehmomentkapazität der biegsamen Welle hat, noch den Mantel verdreht oder Schlingen bildet, welche Verdrehung oder Schlingenbildung bisher unerwünschte und gefährliche Lockerungen der Schraubverbindungen der Kupplung zur Folge hatte.

Ende der Beschreibung.

Claims

Patent an Sprüche

l_v Kupplungsvorrichtung zur Kraftübertragung von einer sich drehenden biegsamen Welle auf eine Spindel eines Werkzeugs, mit einem Handstück zum Halten des Werkzeugs durch eine Bedienungsperson von Hand, einer • Kupplungswelle, die axial drehbar innerhalb des Handstücks zur axialen Verbindung der biegsamen Welle und der Werkzeugspindel miteinandergelagert ist, welche biegsame Welle einen Mantel aufweist, innerhalb welchem sich die biegsame Welle dreht, eine Zwinge zum festen Erfassen des einen Endes des Mantels und zum Halten der biegsamen Welle in Arbeitsausfluchtung mit der Kupplungswelle und dem Handstück, gekennzeichnet durch eine ringförmige Ausnehmung (52), die an einem Aufnahmeende des Handstücks (32') angeordnet ist, und ein Halteelement (50) in Eingriff mit der Ausnehmung (52), um zumindest einen Teil der Zwinge (34') innerhalb des Handstücks (32') zu halten, so daß das Handstück und das Halteelement sich gemeinsam nach einer Längsachse um den erwähnten Teil der Zwinge innerhalb des Handstücks in einer Richtung drehen, um die Verdrehungsspannungen aufzuheben, die in den erwähnten

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Mantel eingebracht werden, wenn die Bedienungsperson das Werkzeug durch das Handstück mit bezug auf ein Werkstück bewegt. " " "
2. Vorrichtung nach Anspruch 1/ dadurch g. e kennzeichnet , daß Kugellager (26', 28') innerhalb des Handstücks vorgesehen sind, um in Betrieb die Kupplungswelle (22*) axial drehbar zu lagern.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Kugellager gebildet werden durch ein Kugellager (26') am Antriebsende (12) der Kupplungsvorrichtung (10) und ein weiteres Kugellager (28') am Abtriebsende (14) der Kupplungsvorrichtung .
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß eine Zwischenlegscheibe (54) zwischen der Zwinge (34') und dem Antriebsende-Kugellager (26') angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das alte Element durch einen Haltering (5O) gebildet wird, der Rastsitz in den erwähnten ringförmigen Ausnehmungen (52) hat, welcher Haltering mit dem Handstück (32') drehbar ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß eine Kupplungsmutter (42') in axialem Abstand von einem Abtriebsende der Kupp-

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lungsvorrichtung angeordnet ist, welche Kupplungs-

imutter eine durchgehende axiale Bohrung (56) zur Aufnahme eines Ab.triebsendes der Kupplungswelle (22') „ an einem Antriebsende derselben und der Werkzeugspindel (24') an einem Abtriebsende derselben aufweist, sowie Mittel (44', 46') zur Befestigung der Kupplungswelle und der Werkzeugspindel innerhalb der Bohrung (56) der Kupplungsmutter.
7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die erwähnte Zwischenlegscheibe (54) aus einem Material besteht, das aus der aus Messing und Polytetrafluoräthylen bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

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