DE2935540C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplung zur drehmomentsübertragenden, drehstarren und gelenkigen Verbindung zweier nahezu fluchtender drehbeweglicher Elemente der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Eine solche Kupplung ist durch die US-PS 40 80 079 und die CH-PS 4 17 233 bekannt und weist ein erstes Element mit einer Längsbohrung auf, die einen Abschnitt mit polygonalem Querschnitt aufweist, sowie ein zweites Element mit einem Kopf, der einen Abschnitt mit polygonalem Querschnitt aufweist, wobei die polygonalen Querschnitte ineinander sitzen und so dimensioniert sind, daß sie beträchtliche Fluchtfehler zwischen den Achsen des ersten und zweiten Elements zulassen.

In vielen Anwendungsfällen aber sind nur geringe Fluchtfehler auszugleichen; die viel zu freie Winkelbewegung zwischen dem ersten und zweiten Element der bekannten Kupplungen führt zu Ungenauigkeiten und zu unerwünschten Bewegungen der Teile. Besonders bei dem Antrieb von Präzisionswerkzeugen ist die Verbindung zwischen den Elementen nicht präzise genug und führt zu unerwünschten seitlichen Druck- und Knickkräften am Werkzeug.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Kupplungen liegt darin, daß sie in Zugrichtung keine Sperre aufweisen.

Es ist zwar bereits eine Kupplung bekannt (FR-PS 10 49 039), bei welcher ein Querstift das Kugelgelenk, mit welchem die beiden Kupplungselemente schwenkbar miteinander verbunden sind, durchdringt, doch die Anordnung eines solchen Querstiftes würde, für sich alleine betrachtet, bei den eingangs genannten, gattungsbildenden Kupplungen an entsprechender Stelle, nämlich den Bereichen mit polygonalem Querschnitt, dazu führen, daß die dort gerade angestrebte Schwenkbewegung stark behindert würde.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte, bekannte Kupplung dahingehend weiterzubilden, daß sie auch bei Verwendung einer Sperre in Zugrichtung eine genau definierte Winkelbeweglichkeit der beiden Elemente zueinander ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1 gelöst.

Hierbei werden erfindungsgemäß die verschiedenen, in Verbindung auftretenden Kräfte durch jeweils getrennte Flächen bzw. Bauteile aufgenommen, nämlich die hohen Druckkräfte in Axialrichtung durch die Anlage der Stirnflächen des Kopfes an einer Gegenwand in der Längsbohrung, die relativ hohen Drehkräfte durch die Bereiche mit polygonalem Querschnitt von Längsbohrung bzw. Kopf und schließlich die relativ geringen Kräfte in Zugrichtung, die beispielsweise beim Zurückfahren eines Honwerkzeuges aus einem Werkstück entstehen, durch den Bolzen, der in verschiedenen Querbohrungen sitzt. Dabei sind die Druckkräfte in axialer Richtung einerseits und die Rotationskräfte andererseits relativ hoch, doch die Anlageflächen können bei der erfindungsgemäßen Kupplung ohne weiteres widerstandsfähig ausgebildet werden.

Trotz dieser Dreifach-Übertragung von Kräften ist noch eine gewisse Beweglichkeit gegeben, nämlich durch das Spiel zwischen dem Bolzen und dem zweiten Element bzw. dessen Kopf.

Die erfindungsgemäße Kupplung kann in einer Einzelgelenkausführung oder gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung auch in einer Doppelgelenkausführung realisiert werden; hierbei richten sich die Ansprüche 2 bis 12 auf bevorzugte Ausgestaltungen der Einzelgelenkausführungen und die Ansprüche 13 bis 24 auf die Doppelgelenkausführung sowie deren bevorzugte Ausgestaltungen.

Mit den erfindungsgemäßen Ausführungen sind die Schwierigkeiten bei den herkömmlichen Kupplungseinrichtungen überwunden und es ist die Ausrichtung eines Werkstücks bezüglich eines Werkzeuges verbessert. Bei den erfindungsgemäßen Einrichtungen kann auch das Schlagen bei Handbetrieb verringert oder beseitigt werden, was besonders gefährlich ist, wenn die Drehzahl eines Werkzeugs und dessen Biegsamkeit erhöht werden. Ferner sind bei den erfindungsgemäßen Einrichtungen anders als bei den herkömmlichen Einrichtungen die Kupplungsanordnungen sehr nahe bei der Schneidfläche des Werkzeugs festgelegt, und vorzugsweise ist mindestens eine der Gelenkstellen der erfindungsgemäßen Kupplung vor der die Dimension festlegenden Scheitelstelle oder einer hochliegenden Stelle des Werkzeugs festgelegt, wenn es durch die Bohrung oder durch eine andere Werkstückfläche bewegt wird, so daß bei den erfindungsgemäßen Ausführungen das Werkzeug tatsächlich durch die Bohrung gezogen und nicht hindurchgeschoben wird, wie es bisher der Fall war. Hierdurch werden die seitlichen Druckkräfte und die Möglichkeit des Knickens erheblich vermindert und die Geometrie bzw. die äußere Form der Werkstückoberfläche wird verbessert. Dies ist insbesondere wichtig, wenn die erfindungsgemäßen Einrichtungten in Verbindung mit Honmaschinen verwendet werden, in welchen die Honteile äußerst harte Schleifoberflächen aufweisen, welche während der Bewegung des Werkzeugs, im allgemeinen während der Bewegung des Werkzeugs in einer Richtung an der Werkstückoberfläche anliegen, um die Oberfläche auf eine sehr genaue endgültige Größe und eine hohe Glätte zu honen. Danach kann das Werkzeug herausgezogen werden, indem es über die Werkstückoberfläche oder durch die Bohrung nach rückwärts gezogen wird, während es sich noch dreht. Das Ziehen nach rückwärts hat nur einen geringen oder gar keinen Einfluß auf die Bohrung und erfordert sehr kleine Zugkräfte, da die Bohrung zu diesem Zeitpunkt bereits die geforderte Größe hat. Dies gilt auch, selbst wenn sich das Werkzeug noch dreht, während es herausgezogen wird. Übliche Honeinrichtungen oder -dorne, bei welchen die erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung insbesondere angewendet werden kann, sind z. B. in der US-PS 41 97 680 der Anmelderin beschrieben.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Teil einer Schnittansicht, in welcher eine Einzelgelenkausführung der erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung dargestellt ist;

Fig. 2 einen Teil einer Schnittansicht einer weiteren Einzelgelenkausführung der erfindungsgemäßen Einrichtung;

Fig. 3 einen Teil einer Schnittansicht einer Doppelgelenkausführung der erfindungsgemäßen Einrichtung;

Fig. 4 einen Teil einer Schnittansicht einer weiteren Doppelgelenkausführung der erfindungsgemäßen Einrichtung;

Fig. 5 eine Schnittansicht entlang der Linie 5-5 in Fig. 3; und

Fig. 6 eine Schnittansicht entlang der Linie 6-6 in Fig. 4.

In Fig. 1 ist ein antreibendes Teil 10 dargestellt, das einen zylindrischen Teil 12 mit einem vorstehenden Endteil 14 mit einem kleineren Durchmesser aufweist. Das antreibende Teil 10 ist an ein angetriebenes Teil 16 angekuppelt, das, wie dargestellt, etwas konisch zuläuft und eine zylindrische Bohrung 18 aufweist, die von dem Ende mit einem größeren Durchmesser ausgeht. Die Bohrung 18 hat einen etwas größeren Durchmesser als der vorstehende Endteil 14 des antreibenden Teils 10, und die Bohrung 18 weist einen polygonal ausgebildeten Teil 20 auf, welcher, wie dargestellt, sechseckig und mit ebenen Flächen 22 ausgebildet ist. Der sechseckig geformte Bohrungsteil 20 hat aus Gründen, die noch angeführt werden, einen etwas kleineren Gesamtquerschnitt als die Bohrung 18.

Der vorstehende Endteil 14 des antreibenden Teils 10 hat einen sechseckig geformten Kopf 24, welcher über einen Hals 26 mit kleinerem Durchmesser starr mit dem Endteil 14 verbunden ist. Der Kopf 24 ist durch eine Anzahl gleicher Seitenflächen 28 gebildet, welche in axialer Richtung abgerundet sind und eine solche Größe haben, daß sie zu den entsprechenden ebenen Flächen 22 des sechseckig geformten Bohrungsteils 20 passen und an diesen anliegen, wenn der Endteil 14 in eine entsprechende Lage gebracht ist, in welcher er in die Bohrung 18 vorsteht. Eine Diagonalbohrung 30 verläuft an einer Zwischenstelle der Bohrung 18 durch das angetriebene Teil 16. Der vorstehende Endteil 14 des antreibenden Teils 10 hat ebenfalls eine quer verlaufende Bohrung oder einen Durchgang, welcher durch zwei einander gegenüber angeordnete, zylindrische Senkungen 32 und 34 und eine dazwischen verlaufende Querbohrung 36 mit einem kleineren Durchmesser gebildet ist. Ein Bolzen 38 estreckt sich durch die Querbohrung 30 des Teils 16 und durch den aus den Bohrungsteilen 32, 34 und 36 gebildeten Durchgang. Der Bolzen 38 hat denselben Durchmesser wie die Bohrung 30, in der er mit Preßsitz sitzt, und einen kleineren Durchmesser als die Bohrungen 32, 34 und 36, so daß eine ziemlich begrenzte Winkelbewegung zwischen dem Bolzen 38 und den Bohrungsteilen 32, 34 und 36 möglich ist. Dies schafft auch eine einigermaßen freie Bewegung des Bolzens 38 bezüglich des antreibenden Teils 10, was erwünscht ist, da die Antriebskraft zwischen den Teilen 10 und 16 über den sechseckigen Kopf 24 an den sechseckigen Bohrungsteil 20 übertragen wird, und außer einer Zugkraft, wenn das Werkzeug von dem Werkstück, nachdem es hindurchgegangen ist, zurückgezogen wird, wird keine Antriebs- oder Schubkraft von dem Bolzen 38 aufgenommen und ausgehalten. Zum Zeitpunkt des Zurückziehens ist jedoch die Belastung an dem Bolzen 38 minimal, da das Werkstück bereits die geforderte Größe erreicht hat. Der Bolzen 38 übernimmt folglich keine Belastung, wenn das angetriebene Teil 16 durch das Werkstück vorgeschoben wird, was sehr erwünscht ist. Wegen eines gewissen Spiels zwischen dem Bolzen und dem antreibenden Teil 10 lassen das antreibende Teil 10 und das angetriebene Teil 16 eine beschränkte freie Winkelbewegung zu, die aber nicht ausreicht, um den Spielraum in den Senkbohrungen 32 und 34 zu überschreiten. Dieser Spielraum sollte auch am Umfang nicht überschritten werden, und ist üblicherweise kleiner als etwa 1° oder so und dies ist aus verschiedenen Gründen vorteilhaft, die noch ausgeführt werden. Üblicherweise ist ein halbes Grad einer möglichen relativen Winkelbewegung sehr angemessen.

Eine Einzelgelenkverbindung oder -ausführung, wie sie in Fig. 1 und 2 dargestellt ist, ist insbesondere in einem Fall anwendbar in, wo ein Werkzeug, wie beispielsweise ein Bohrer oder ein Honwerkzeug von einer Bedienungsperson während des Gebrauchs zu halten ist. In diesen Fällen wirkt die Hand der Bedienungsperson als ein zweites Gelenk, um ein unerwünschtes Verdrehen, Verspannen oder Verbinden zu verhindern und um das Werkzeug in einem gewissen Grad seitlich einstellen zu können.

Bei einer Zweigelenkausführung, wie sie in Fig. 3 und 4 dargestellt, ist jedoch eine gewisse Selbstjustierung, um eine Versetzung oder etwas anderes auszugleichen, möglich, und diese Konstruktionen sind ohne weiteres in Verbindung von automatischen oder halbautomatischen Maschinen anwendbar, bei welchen die Bedienungsperson das Werkzeug nicht halten muß, aber es in gewissen Fällen erforderlich sein kann, das Werkzeug in dem Werkstück ingangzusetzen. Dies ist genau zu unterscheiden von nicht verbiegbaren oder starren bzw. festen Verbindungen oder von Verbindungen, welche zu lose und schlampig sind. Dies wird im einzelnen später nocht genauer erläutert und ist möglich, da bei einer Zweigelenkausführung die antreibenden und angetriebenen Teile parallel oder beinahe parallel zuzeinander gehalten werden können, selbst wenn sie nicht genau axial ausgerichtet sind. Die Größe der möglichen Winkelbewegung ist durch den Durchmesser des Teils 14 im Vergleich zu dem Durchmesser der Bohrung 18 und auch durch die Länge des Teils 14 begrenzt bzw. beschränkt, der in die Bohrung 18 vorsteht. Der Grad der Passung zwischen den Oberflächen 28 des Kopfes 24 und den Bohrungsflächen 22 beeinflußt ebenfalls in gewissem Maße die Größe der möglichen Relativbewegung. Natürlich gilt, je besser die Passung ist, umso geringer ist das Spiel und umso besser ist die Antriebsverbindung zwischen den Teilen.

Das angetriebene Teil weist einen mit einem Innengewinde versehenen Teil 40 auf, welcher einen einstellbaren Bolzen oder Stöpsel 42 aufnimmt, welcher an seinem Ende 44 einen Teil einer Kugelfläche aufweist. Ein Kunststoffteil 45 ist in der Seite des Bolzens 42 an einer bestimmten Stelle vorgesehen, um mit der mit einem Innengewinde versehenen Bohrung 40 in Eingriff zu kommen, um dadurch eine Einstellung zu halten. Das Ende 44 liegt an einer in dem freien Ende des Kopfteils 24 des Teils 14 ausgebildeten Vertiefung oder Ausnehmung 46 mit einem ebenen Boden an. Während des Antriebs eines Maschinenwerkzeugs liegt, wenn sich das Teil 16, das einen am Werkstück anliegenden Teil 48 aufweist, wie dargestellt, von links nach rechts durch eine Bohrung in einem Werkstück 50 bewegt, die Ausnehmung oder Vertiefung 46 an dem kugelförmigen Ende 44 des Teils 42 an, um die Axialbelastung von dem antreibenden auf das angetriebene Teil zu übertragen. Dies bedeutet, daß keine axiale oder eine andere Belastung auf den Bolzen 38 wirkt, um dadurch eine Verbindung herbeizuführen.

Bei einer Honung, bei welcher das rohrförmige Teil 48 ein Hondorn mit einer konisch zulaufenden Innenfläche ist, welche zu der konisch zulaufenden Außenfläche des angetriebenen Teils 16 paßt, hat es sich als wünschenswert herausgestellt, daß die äußere, schleifend am Werkstück anliegende Fläche des Teils 48 eine hochliegende Stelle bzw. eine Scheitelstelle 52 erreicht. Vorzugsweise liegt die Scheitelstelle 52, wie in der dargestellten Ausführungsform, links von dem Kopf 24, so daß eine Schubverbindung der ebenen, glatten Fläche 46 und der kugelförmigen Fläche 44 festgelegt ist, um dadurch den Dorn 48 zumindest während eines Teils des Honvorgangs durch das Werkstück 50 zu ziehen und nicht zu schieben. Hierbei sollte jedoch zugegeben werden, daß ein gewisses Schieben stattfindet, wenn sich der Dorn 48 durch das Werkstück bewegt, und es hauptsächlich dann zu einem Ziehen kommt, wenn die Scheitelstelle 52, welche der Teil des Dorns 48 mit dem größten Durchmesser ist, durch das Werkstück bewegt wird. Dies ist eins sehr erwünschter Zustand. Dies bringt einen besonderen betrieblichen Vorteil mit sich, da irgendeine Neigung der Kupplung zu knicken ausgeschlossen ist und irgendwelche möglichen seitlichen Druckkräfte, welche zu Fehlern führen könnten, auf ein Minimum herabgesetzt oder vollständig ausgeschaltet sind.

Nachdem die Scheitelstelle 52 des Dorns 48 vollständig durch das Werkstück 50 hindurchgegangen ist, kann der Dorn, während er sich noch dreht, verhältnismäßig leicht aus dem Werkstück herausgezogen werden, indem er einfach nach rückwärts gezogen wird. Während des Heranziehens wird wenig oder kein Material entfernt, und zum Herausziehen ist eine verhältnismäßig geringe Kraft erforderlich. Dies ist vorteilhaft, da während des Heraus- oder Zurückziehens ein Großteil der hierzu erforderlichen Kraft von dem Bolzen 38 aufgenommen wird. Dies hat sich als unkritisch erwiesen oder dadurch wird auch das Werkstück oder der Bolzen nicht beschädigt.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform hat die Vertiefung 46 in dem Kopf 24, wie ausgeführt, (am Boden) eine ebene Fläche, und das Ende 44 des einstellbaren Schub- oder Druckteils 42 ist dort kugelförmig, wo es anliegt. Hierdurch ist die geringste Verbindungswirkung geschaffen, während der Antriebsschub oder -druck von dem antreibenden auf das angetriebene Teil übertragen wird. Die Stellung des mit einem Gewinde versehene Schub- oder Druckteils 42 ist in der ebenfalls mit einem Gewinde versehenen Bohrung 40 mit Hilfe eines (nicht dargestellten) Sechskantschlüssels oder eines Schraubenziehers einstellbar. Hierzu ist am Ende des Teils 42 eine Sechskantvertiefung 54 (oder ein Schlitz für den Schraubenzieher) ausgebildet.

In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform 60 einer Einfachgelenkverbindung dargestellt. Die Ausführung 60 wirkt ähnlich wie die der Fig. 2, unterscheidet sich jedoch von dieser konstruktiv in gewisser Hinsicht. Hierbei ist am wichtigsten, daß die Ausführung 60 einen Teil 62 des antreibenden Teils 64 aufweist, welcher einen polygonal geformten Kopfteil 66 hat, der in einem polygonal geformten Bohrungsteil 68 in dem angetriebenen Teil 70 angeordnet ist. Die Ausführung des Bohrungsteils 68 ist ähnlich wie die des in Fig. 1 dargestellten Bohrungsteils 20. Jedoch weist in der Ausführungsform der Fig. 2 der Kopf 66 eine durchgehende Querbohrung 72 auf, welche mit einer Querbohrung 73 in dem angetriebenen Teil 70 übereinstimmt. Ein Bolzen 74 verläuft durch die beiden übereinstimmenden Bohrungen 72 und 73, und während des Betriebs ist, wenn die Einrichtung dazu verwendet wird, um ein Arbeitsteil (ein Werkzeug) von links nach rechts durch ein Werkstück zu treiben, wegen der Übergröße der Querbohrung 72 keine Belastung auf dem Bolzen 74 vorhanden. Wei bei der Ausführung nach Fig. 1 hat der Bolzen 74 mehrere Funktionen, nämlich u. a. die Teile zusammenzuhalten und das Herausziehen des Werkzeugs aus dem Werkstück zu ermöglichen. Auch bei der Ausführung nach Fig. 2 liegt der Bolzen 74 innen oder nahe bei der Achse des Kopfes 66, so daß sich der Kopf bezüglich des Bolzens drehen kann, und auch bei dieser Ausführungsform kann eine etwas kleinere Bohrung für die Querbohrung 72 verwendet werden. Auch bei der Ausführungsform nach Fig. 2 wird ähnlich wie bei der Ausführung der Fig. 1 die Antriebskraft zum Drehen des angetriebenen Teils 70 durch das Inanlagekommen zwischen dem Kopf 66 und der Vertiefung oder Bohrung 68 und über das Ende der Schub- oder Druckeinrichtung übertragen, wie noch beschrieben wird.

Die Ausführung der Fig. 2 weist eine Vertiefung oder Ausnehmung 76 in dem angetriebenen Teil 70 auf, welche ein Schub- oder Druckteil aufnimmt, das als Kugellager 78 dargestellt ist. Die Vertiefung 76 kann eingekerbt oder mit einem Lappen versehen sein, um ein Herausfallen des Kugellagers 78 zu verhindern. Das Kugellager 78 liegt an einer flachen, ebenen Endfläche 80 des Kopfes 66 an, um eine nicht einstellbare Druckfläche zu schaffen, an welcher sich der Kopf 66 abstützt und ohne eine Verbindungswirkung drehen kann. Abgesehen von den angeführten konstruktiven Unterschieden ist die Ausführung der Fig. 2 sonst ähnlich und arbeitet auch in ähnlicher Weise wie die Ausführung der Fig. 2, da beide Einfach- bzw. Einzelgelenkausführungen sind. Wie bereits erwähnt, sind die Einzelgelenkverbindungen insbesondere für in der Hand gehaltene Werkzeuge verwendbar, wobei dann die Hand und die Handgelenke der Bedienungsperson als zweites Gelenk dienen, um das Werkzeug ohne eine Verbindung in der richtigen Ausrichtung zu halten.

Die in Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungen sind Doppelgelenkkonstruktionen, die zum Teil dieselben konstruktiven und Betriebsmerkmale wie die Einzelgelenkverbindungen der Fig. 1 und 2 aufweisen und welche mehr bei automatischen oder halbautomatischen Werkzeugen anwendbar sind. In allen Fällen schaffen diese Ausführungen eine begrenzte Winkelbewegung zwischen Teilen, wie beispielsweise zwischen antreibenden und angetriebenen Teilen. Jedoch wird im Fall der Doppelgelenkeinrichtungen die relative Winkelbewegung zwischen den Teilen auf zwei Gelenke und nicht auf ein Gelenk verteilt. Dies hat bei bestimmten Anwendungsfällen Vorteile, beispielsweise dann, wenn ein arbeitendes Teil an einer zylindrischen Oberfläche anliegt, und zwar deswegen, weil bei einer Doppel- oder Zweigelenkausführung das angetriebene Teil das Werkzeug so halten kann, daß es bezüglich der Bohrung in dem maschinell zu bearbeitenden Werkstück ausgerichtet ist, auch wenn diese Bohrung nicht genau bezüglich der Welle der Maschine und des antreibenden Teils ausgerichtet ist. Hierdurch kann beispielsweise ein Werkzeug, wie ein sich drehender Hondorn, ganz von einer Maschine ohne irgendeine Bedienung seitens der Bedienungsperson oder ohne Steuerung des Werkzeugs betrieben werden, außer möglicherweise beim Starten und Ingangsetzen des Werkzeugs in dem Werkstück. Die Vorteile im Hinblick auf die Genauigkeit und bezüglich einer Arbeitseinsparung sind offensichtlich.

Ein antreibendes Teil 100 ist, wie dargestellt, axial bezüglich eines angetriebenen Teils 102 ausgerichtet, welches durch eine Doppelgelenk-Kupplungseinrichtung 104 angekuppelt ist. Es sind mehrere Ausführungen von Doppelgelenkverbindungen in den Zeichnungen dargestellt und werden nachstehend im einzelnen beschrieben. In Fig. 3 weist das antreibende Teil 100 eine zylindrische Senkung 106 auf, die von dessen freien Ende ausgeht. Die Senkung 106 ist eine zylindrische Bohrung und steht mit einem weiteren Bohrungsteil 108 in Verbindung, welche sechseckig und durch sechs ebene Flächen gebildet ist. Der Gesamtquerschnitt des sechseckigen Bohrungsteils 108 ist aus Gründen, die noch angeführt werden, etwas kleiner als der Bohrungsteil 106. Ferner erstreckt sich in das Teil 100 ein weiterer Bohrungsteil 110, welcher mit einem mit Gewinde versehenen Bohrungsteil 112 in Verbindung steht. Der mit einem Innengewinde versehene Bohrungsteil 112 nimmt ein mit einem Außengewinde versehenes Einstellteil 114 auf, das an seinem Ende 116 einen Teil mit einer kugelförmigen Oberfläche aufweist. Der kugelförmige Endteil 116 ist an einem quadratischen oder Vierkant-Endteil 118 ausgebildet, wodurch eine Einrichtung zum Einstellen der axialen Stellung mit Hilfe eines entsprechenden (nicht dargestellten) Sechskantschlüssels geschaffen ist. Eine Stellschraube 119 ist vorgesehen, um das Teil 114 in einer gewünschten Einstellage zu sichern.

Das angetriebene Teil 102 ist rohrförmig und weist eine konisch zulaufende äußere Fläche auf, um ein Honteil u. ä. aufzunehmen; es weist ferner einen mit einem Innengewinde versehenen Bohrungsteil 120 auf, der ein mit einem Außengewinde versehenes Einstellteil 122 aufnimmt. Das Teil 122 hat ein kugelförmiges Ende 124. Das angetriebene Teil 102 weist auch einen Bohrungsteil 126 auf, welcher von dem freien Ende aus nach innen verläuft und mit einem sechseckigen Bohrungsteil 128 in Verbindung steht.

Für die Doppelgelenkausführung ist das Vorsehen eines Doppelkopf- Verbindungs- oder Kupplungsteils 130 von besonderer Bedeutung, das, wie dargstellt, an beiden Enden zwei entsprechende sechseckige Kopfteile 132 und 134 aufweist. Die Köpfe 132 und 134 sind jeweils mit sechs in axialer Richtung abgerundeten Flächen 136 bzw. 138 versehen und entsprechend ausgelegt, damit die entsprechenden ebenen Flächen der sechseckigen Bohrungsteile 108 und 128 nach dem Einbau kooperativ bzw. wirksam aneinander anliegen bzw. in Eingriff stehen.

Der Kopf 132 hat eine überdimensionierte, durchgehende Querbohrung 140, die zwischen dessen zwei einander gegenüberliegenden, abgerundeten Flächen 136 verläuft; wenn der Kopf 132 in dem Bohrungsteil 108 in die richtige Lage gebracht ist, wie in Fig. 3 dargestellt, stimmt die Bohrung 140 mit einer Querbohrung 142 in dem antreibenden Teil 100 überein. Wenn die Bohrungen in die entsprechenden Lagen gebracht sind, und wenn die Kopfendfläche 144 des Kopfes 132 an der kugelförmigen Fläche 116 des Teils 114 anliegt, wird ein Bolzen 146 durch die ausgerichteten Bohrungen 140 und 142 eingesetzt, um dadurch die Teile 100 und 103 aneinander zu halten. Diese Verbindung ermöglicht eine begrenzte allseitige Winkelbewegung zwischen den beiden Teilen, die durch das Spiel zwischen dem Schafftteil 148 des Kupplungsteils 130 und der Bohrung 106 sowie durch das Spiel zwischen dem Kopf 132 und dem sechseckigen Bohrungsteil 108 begrenzt ist. Die Übergröße der durch den Kopf 132 hindurchgehenden Bohrung 140 stellt sicher, daß der Bolzen 146 keine Belastung aufnimmt und aushält, wenn sich ein Werkzeug während des Bearbeitungsvorgangs durch ein Werkstück vorwärts bewegt. In allen Stellungen der Relativbewegung zwischen den Teilen 100 und 103 liegt die Kopfendfläche 144 an dem kugelförmigen Endteil 116 des Teils 114 an, um dazwischen ein Spiel zu verhindern und um eine wirksame Antriebsverbindung nach vorwärts in Axialrichtung zu schaffen. Hierbei wird keine der axialen Antriebskräfte auf den Bolzen 146 ausgeübt oder von diesem aufgenommen.

In der Ausführung der Fig. 3 ist der Kopf 134 in dem sechseckigen Bohrungsteil 128 angeordnet und liegt in ähnlicher Weise an bzw. steht in Eingriff wie der Kopf 132. Das freie Ende des Kopfes 134 weist am Boden eine flache, ebene Vertiefung 150 auf, welche mit dem teilweise kugelförmig geformten Endteil 124 des Teils 122 zusammenwirkt, um die axiale Belastung aufzunehmen. Auch der Schafft 148 des Kupplungsteils 130 weist an beiden Enden jeweils zylindrische Senkungen 152 und 154 sowie eine sie verbindende, durchgehende Querbohrung 156 auf; diese Senkungen 152 und 154 fluchten mit der Querbohrung 158 durch das angetriebene Teil 102, wenn die Teile, wie dargestellt, zusammengesetzt sind. Die Querbohrungen 152, 154 und 156 haben einen größeren Durchmesser als die Querbohrung 158, und der Bolzen 160 verläuft durch diese zueinander fluchtenden Querbohrungen. Die Gründe hierfür sind bereits oben angeführt worden. Die Bolzen 146 und 160 sollten vorzugsweise, müssen aber nicht, unter rechtem Winkel zueinander angeordnet sein, um den vorteilhaftesten Betriebszustand zu schaffen.

Das angetriebene Teil 102 läuft, wie dargestellt, in axialer Richtung konisch zu, um einen rohrförmigen Hondorn oder eine entsprechende Buchse 162 aufzunehmen, dessen innere Fläche konisch zuläuft. Der Dorn 162 verläuft so, daß er die freien Enden des Bolzens 160 abdeckt, um zu verhindern, daß der Bolzen lose wird, obwohl der Bolzen 160 vorzugsweise in die Querbohrung 158 mit Preßsitz eingesetzt ist.

Die Honbuchse 162 weist eine schleifende Außenfläche 164 aus einem harten Material, wie Diamantpartikel in einem Bindemittel oder Partikel eines Stoffes, wie kubisches Bohrnitrit oder Wolframkarbit. Der Grund für die Verwendung derartiger harter Materialien ist der, daß der Dorn nur einmal durch eine zu honende Werkstückoberfläche hindurch muß, um sie auf eine bestimmte, genau festgelegte Größe und mit den geforderten Oberflächenkenndaten zu honen. Dies wird dadurch erreicht, daß eine Drehkraft an und über das antreibende Teil 100 und das Kupplungsteil 130 an den angetriebenen Teil 102 angelegt wird, während der Dorn (oder das Werkstück) axial bewegt wird, um den Dorn durch das Werkstück vorzuschieben. Der Dorn 162 hat eine zylindrische Außenfläche, welche eine leichte Spitze oder eine Scheitelstelle bei 166 erreicht, welche an der Stelle liegt, welche die geforderte Endgröße des Werkstücks darstellt. Die Scheitelstelle 166 ist in der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform vorzugsweise links von dem Kopf 134 angeordnet. Dies ist deshalb gemacht, damit die erfindungsgemäße Einrichtung tatsächlich so arbeitet, daß der Dorn durch die Werkstückoberfläche gezogen und nicht geschoben wird, insbesondere wenn der Teil des Dorns mit dem größten Durchmesser hindurchbewegt wird. Dies wiederum ist vorgesehen, um unerwünschten Seitendruck und Knickkräfte zu verhindern, welche sonst irgendwelche Ungenauigkeiten und eine mögliche Beschädigung zur Folge haben würden.

Es ist auch wichtig, daß bei den Doppelgelenkverbindungen der Fig. 3 und 4 das angetriebene Teil 102 während des Betriebs nicht genau axial ausgerichtet oder sogar genau parallel angeordnet sein muß. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die erfindungsgemäße Einrichtung sich selbst einstellen und selbst bezüglich des Werkstücks ausrichten kann, was bei einer Einrichtung nicht möglich wäre, die keine derartige Verbindung aufweist. Bei einer Einfachgelenkverbindung, bei welcher die Bedienungsperson das Werkzeug hält und führt, ist das zweite Gelenk, wie ausgeführt, durch die Gelenke im Handgelenk und Arm der Bedienungsperson geschaffen. Bei der Doppelgelenkverbindung kann andererseits, sobald das Werkzeug in dem Werkstück inganggesetzt ist, in dem Werkstück eine Selbstausrichtung aufrechterhalten werden, selbst wenn eine gewisse Versetzung zwischen dem antreibenden und dem angetriebenen Teil besteht.

In Fig. 5 ist eine vergrößerte Schnittansicht wiedergegeben, in welcher der Aufbau des einstellbaren Anschlagteils 114, das in dem antreibenden Teil 100 festgelegt ist, im einzelnen dargestellt ist.

In Fig. 4 sind Einzelheiten einer weiteren universellen Zweigelenkkupplung 200 dargestellt, welche für dieselben Zwecke wie die Einrichtung der Fig. 3 verwendet wird, nämlich zum Ankuppeln von zwei im wesentlichen ausgerichteten Teilen 202 und 204. Die Kupplung 200 unterscheidet sich von der Kupplung der Fig. 3 in gewisser Hinsicht und hauptsächlich dadurch, daß die Querbolzen 206 und 208 durch überdimensionierte Querbohrungen in den entsprechenden Kopfteilen 202 und 204 und nicht durch eine vergrößerte Querbohrung an einer Zwischenstelle in dem Schafftteil des Kupplungsteils verlaufen. Bei der Ausführung nach Fig. 4 sind die Bolzen 206 und 208 unter rechtem Winkel zueinander angeordnet, was bevorzugt, aber nicht gefordert wird. Außer diesen Unterschieden sind die Ausführungen der Fig. 3 und 4 gleich und arbeiten daher auch ähnlich.

Die Einrichtung zum Aufnehmen des Enddruckes oder einer Axialbelastung in der Einrichtung 200 kann den oben beschriebenen Einrichtungen entsprechen oder kann so ausgebildet sein, wie in Fig. 4 dargestellt ist, in welcher das antreibende Teil 202 rohrförmig ist und ein Druckteil 216 aufweist, das mittels einer entsprechenden, nicht dargestellten Sechskanteinrichtung die durch das Teil 202 verläuft von dem entgegengesetzten Ende aus eingestellt werden kann. Die axial wirkende Druckeinrichtung in dem angetriebenen Teil 204 weist eine Kugel 218 auf, die in einer entsprechenden Ausnehmung angeordnet ist. Die Ausnehmung kann erforderlichenfalls mit einer Kerbe bzw. einem Lappen versehen sein, um ein Herausfallen der Kugel zu verhindern.

In Fig. 4 ist ein Teil eines rohrförmigen Honteils 220 an dem angetriebenen Teil 204 gehaltert. Das Teil 220 weist eine sehr leicht konisch zulaufende schleifend am Werkstück anliegende Außenfläche 220 auf, die ihren maximalen Durchmesser an einem Scheitelpunkt 224 erreicht, was etwas übertrieben dargestellt ist. Der Scheitelpunkt 224 liegt aus den bereits angegebenen Gründen vorzugsweise links von dem Kopf 214. Die verbesserten Ergebnisse, die durch Verwenden einer hier beschriebenen Zweigelenk-Kupplungseinrichtung erreicht worden sind, sind unter Betriebsbedingungen vorgeführt worden. Selbstverständlich können jedoch die erfindungsgemäßen Kupplungen bezüglich ihrer Abmessungen geändert werden, und in einigen Fällen ist auch nichts dagegen einzuwenden, wenn ein Werkzeug durch ein Werkstück geschoben wird, aber dies ist im allgemeinen nicht erwünscht.

In Fig. 6 ist eine vergrößerte Schnittansicht wiedergegeben, in welcher die Beziehung zwischen dem üblichen sechskantigen Kopfteil, wie beispielsweise dem Kopfteil 214, und dem sechseckigen Bohrungsteil gezeigt ist, in dem er angeordnet ist. Zum Erzielen der besten Betriebsbedingungen sollten diese Teile zwischen sich ein verhältnismäßig geringes Spiel aufweisen. Wegen der verhältnismäßig begrenzten, möglichen Winkelbewegung zwischen Teilen, die mittels der Zweifachgelenkausführung gemäß der Erfindung gekuppelt sind, ist es verhältnismäßig einfach und sicher, ein Werkzeug in einem Werkstück ingangzusetzen, selbst wenn sich das Werkzeug mit verhältnismäßig hohen Drehzahlen dreht; und zwar großteils deswegen, weil ein so ausgestattetes Werkzeug innerhalb enger Grenzen die vorteilhafteste Betriebsstellung erreichen kann. Diese und andere Vorteile der erfindungsgemäßen Ausführung sind zur Erleichterung des Maschinenbetriebs und bezüglich der Genauigkeit der erhaltbaren Ergebnisse wichtig.

Claims (25)

1. Kupplung zur drehmomentübertragenden, drehstarren und gelenkigen Verbindung zweier nahezu fluchtender drehbeweglicher Elemente

• a) mit einer Längsbohrung mit einem Bereich mit polygonalem Querschnitt in dem ersten Element,
• b) mit einem in der Längsbohrung aufgenommenen Kopf mit einem Bereich mit entsprechendem, polygonalem Querschnitt zur Drehomomentübertragung an dem zweiten Element,
• c) mit einem an den Kopf anschließenden, aus der Längsbohrung teilweise herausragenden zylindrischen Schaft an dem zweiten Element, und
• d) mit einem in Druckrichtung wirkenden Axialanschlag in der Längsbohrung für die Stirnfläche des Kopfes,

gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

• e) der Bereich (20; 66; 132, 134) mit polygonalem Querschnitt erstreckt sich über einen inneren Teilbereich der Längsbohrung (18; 106; 126) und hat einen etwas kleineren größten Durchmesser als der übrige zylindrische Teil der Längsbohrung (18; 106; 126);
• f) miteinander fluchtende Querbohrungen (30, 32, 34, 36; 140, 142; 152, 154, 156, 158) erstrecken sich durch die Längsbohrung-Wand des ersten Elementes (16; 70; 100, 102, 202, 204) und den Kopf (14; 62; 148) des zweiten Elementes (12; 64; 130; 210);
• g) ein Bolzen (38; 74; 146, 160, 206, 208) sitzt fest in den Querbohrungen (30; 142; 158) der Längsbohrung-Wand und wirkt mit den Querbohrungen (32, 34, 36; 140; 152, 154, 156) im Kopf (14; 62; 148) als Axialanschlag in Zugrichtung zusammen;
• h) der zylindrische Schaft des zweiten Elementes (12; 64; 130; 210) bildet zusammen mit dem zylindrischen Teil der Längsbohrung ( 18; 106; 126) einen Anschlag für den Beugewinkel beider Elemente (16; 70; 100, 102; 202, 204; 12; 64; 130; 210); und
• i) die Querbohrungen (32, 34, 36; 140; 152, 154, 156) in dem Kopf (14; 62; 148) haben soviel größere Durchmesser als der Bolzen (38; 74; 146, 160, 206, 208), daß sie innerhalb des beschränkten Beugewinkels bei in Druckrichtung anliegender Kupplung den Bolzen (38; 74; 146, 160, 206, 208) nicht berühren.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Element (16) eine in axialer Richtung konisch zulaufende Außenfläche aufweist, und daß ein Werkstück-Bearbeitungsteil (48 ) eine in axialer Richtung konisch zulaufende Innenfläche aufweist, die mit der konisch zulaufenden Außenfläche des ersten Elements (16) zusammenwirkt.

3. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück- Bearbeitungsteil ein rohrförmiges Honteil (48) mit einer schleifenden Außenfläche ist, welches zwischen seinen Enden einen maximalen Durchmesser (52) aufweist, wobei die Stelle des maximalen Durchmessers (52) des Honteils (48) in axialer Richtung an dem ersten Element (16) auf der Seite des Kopfes (14) festgelegt ist, der zu dem zweiten Element (10) hinweist.

4. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die polygonal geformten Flächen (28) an dem Bereich (24) mit polygonalem Querschnitt (14) in axialer Richtung abgerundet sind.

5. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich (20) mit polygonalem Querschnitt der Längsbohrung (18) und der Bereich (24) mit polygonalem Querschnitt des Kopfes (14) sechseckig sind.

6. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück- Bearbeitungsteil (48) sich über die fluchtenden Querbohrungen (30 bis 36) hinaus erstreckt.

7. Kupplung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein in der Längsbohrung (18) des ersten Elements (16) angeordnetes, in axialer Richtung einstellbares Anschlagteil (42) zur Anlage gegen das freie Ende des Kopfes.

8. Kupplung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein in der Längsbohrung (18) des ersten Elements (16) angeordnetes Anschlagteil (42) mit kugelförmiger Oberfläche zur Anlage gegen das freie Ende des Kopfes (14).

9. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsbohrung (18) in einem angetriebenen Teil (16) ausgebildet ist, und daß der Kopf (14) von einem Antriebsteil (10) absteht.

10. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsbohrung in einem Antriebsteil ausgebildet ist, und daß der Kopf von einem angetriebenen Teil absteht.

11. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querbohrung durch den Bereich (24) des Kopfes (14) mit polygonalem Querschnitt verläuft.

12. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querbohrung (36) in einem Abstand von dem Bereich (24) mit polygonalem Querschnitt des Kopfes (14) durch diesen verläuft.

13. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung eines Doppelgelenks

• - ein langgestrecktes Antriebsteil (100; 202) eine Achse und ein freies Ende mit einer darin verlaufenden Längsbohrung (106) aufweist,
• - ein angetriebenes Teil (102; 204) eine Achse und ein freies Ende mit einer darin verlaufenden Längsbohrung (126) aufweist,
• - jede der Längsbohrungen (106, 126) einen Bereich (108, 128) mit polygonalem Querschnitt aufweist, der in einem Abstand vom freien Ende des jeweiligen Teils (100, 102; 202; 204) angeordnet ist, sowie einen festen Anschlag (114, 122; 216, 218) hierin,
• - eine Querbohrung (142, 158) durch jedes der beiden Teile (100, 102; 202, 204) die jeweilige Längsbohrung (106, 126) schneidet,
• - ein langgestrecktes Kupplungsteil ( 130; 210) an seinen beiden entgegengesetzten Enden jeweils entsprechende, polygonal geformte Teile (132, 134; 212, 214) aufweist, die jeweils eine Fläche (136, 138) haben, die ein freies Ende des langgestreckten Kupplungsteils (130; 210) bildet,
• - ein Paar axial in einem Abstand angeordneter, durch das Kupplungsteil (130; 210) hindurchgehender Querbohrungen an solchen Stellen angeordnet sind, daß sie mit den Querbohrungen (142; 158) in dem Antriebsteil (100; 202) und dem angetriebenen Teil (102; 204) fluchten, wenn das Kupplungsteil (130; 210) in die Längsbohrung (106; 126) des Antriebsteils (100; 202) und des angetriebenen Teils (102; 204) hineinragt und in einer solchen Lage angeordnet ist, daß die polygonalen Teile (132, 134; 212, 214) an den entsprechend geformten Bereichen (108, 128) mit polygonal geformtem Querschnitt der Längsbohrungen (106, 126) anliegen, und daß die entsprechenden freien Endflächen (144, 150) an dem Kupplungsteil (130; 210) an den entsprechenden festen Anschlägen (114, 122; 216, 218) anliegen, und
• - ein Bolzen (140, 160; 206, 208) jeweils durch die fluchtenden Querbohrungen (140, 142) verläuft, um die Teile (100, 102; 202, 204) zusammenzuhalten, wobei die jeweiligen Querbohrungen (140; 152 bis 156) durch das langgestreckte Kupplungsteil (130; 210) einen größeren Querschnitt haben als der Querschnitt des Bolzens (146, 160; 206, 208).

14. Kupplung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das angetriebene Teil (102; 204) eine in axialer Richtung konisch zulaufende Außenfläche hat, und daß ein Werkstück-Bearbeitungsteil (162; 220) eine axial konisch zulaufende Innenfläche aufweist, die mit der konisch zulaufenden Außenfläche des angetriebenen Teils (102; 204) zusammenwirkt.

15. Kupplung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück- Bearbeitungsteil ein Honteil (162; 220) mit einer schleifenden Außenfläche (164; 222) ist, welches zwischen seinen Enden einen maximalen Durchmesser (166; 224) erreicht, wobei die Stelle des maximalen Durchmessers (166; 224) des Honteils (162; 220) axial festgelegt ist, wenn das Honteil (162; 220) an dem angetriebenen Teil (102; 204) auf der Seite des polygonal geformten Teils (134; 214) des Kupplungsteils (130; 210) gehaltert ist, das in der Längsbohrung (126) des angetriebenen Teils (102; 204) festgelegt ist, das zu dem Antriebsteil (100; 202) hin verläuft.

16. Kupplung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das langgestreckte Kupplungsteil (130; 210) einen zylindrischen Schaftteil (148) aufweist, der zwischen den in Abständen voneinander angeordneten polygonal geformten Teilen (132, 134; 212, 214) verläuft, wobei der Durchmesser des Schaftteils (148) kleiner ist als der Durchmesser der Längsbohrung (106, 126) in dem Antriebsteil (100; 202) und dem angetriebenen Teil (102; 204).

17. Kupplung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das langgestreckte Kupplungsteil (130; 210) sich weiter in eines (102; 204) der beiden Teile als in das andere Teil (100; 202) erstreckt.

18. Kupplung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die durch das langgestreckte Kupplungsteil (130; 210) hindurchgehenden, axial in einem Abstand voneinander angeordneten Querbohrungen in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt sind.

19. Kupplung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die polygonal geformten Flächen (136, 138) der polygonal geformten Teile (132, 134; 212, 214) des Kupplungsteils (130; 210) in axialer Richtung abgerundet sind.

20. Kupplung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Bereiche (108, 128) mit polygonalem Querschnitt der Längsbohrungen (106, 126) und die polygonal geformten Teile (132, 134) des Kupplungsteils (130) sechseckig sind.

21. Kupplung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsteil (100; 202) und das angetriebene Teil (102; 204) durch die jeweilige Größe der Durchmesser des Kupplungsteils (130; 210) und der Bereiche (108, 128) der Längsbohrungen (106, 126) auf etwa 1° relative Winkelbewegung begrenzt sind.

22. Kupplung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück- Bearbeitungsteil (162; 220) über die Querbohrung (158) in dem angetriebenen Teil (102; 204) hinaus vorsteht, um zu verhindern, daß der dort angeordnete Bolzen (160; 208) herausfällt.

23. Kupplung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der feste Anschlag (114, 122; 216, 218) in mindestens einem der beiden Teile (100, 102; 202, 204) ein mit einem Gewinde versehenes Teil ( 114, 122; 216) aufweist, welches in axialer Richtung einstellbar ist.

24. Kupplung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der feste Anschlag (114, 122) an mindestens einem der beiden Teile (100, 102 ) einen Teil (118) mit einer kugelförmigen Oberfläche (116, 124) an der jeweiligen Endfläche (144) des Kupplungsteils (130) aufweist.