DE3923609A1 - Winkelantriebsvorrichtung - Google Patents
WinkelantriebsvorrichtungInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft Winkelantriebsvorrichtungen,
die in Verbindung mit Werkzeugen, beispielsweise
motorbetriebenen Werkzeugen, verwendet werden. Genauer
gesagt bezieht sich die Erfindung auf eine Winkelantriebsvorrichtung
mit hohem Drehmomentübertragungsvermögen, die
über einen kleinen Krümmungsradius betrieben werden kann.
Winkelantriebsvorrichtungen, die als Zubehör ausgebildet
sein können, ermöglichen, daß Werkzeuge, insbesondere motorbetriebene
Werkzeuge, ein Objekt oder eine Position
erreichen können, das bzw. die auf direktem Wege schwierig
zu erreichen ist. Eine bekannte Winkelantriebsvorrichtung,
beispielsweise die in der US-PS 16 36 636 beschriebene,
besitzt einen im wesentlichen flexiblen Schaft,
der in ein gekrümmtes Rohr eingepaßt ist. Ein Ende des
flexiblen Schaftes ist mit einer Werkzeugspitze verbunden,
die sich um eine erste Achse dreht. Das gegenüberliegende
Ende des flexiblen Schaftes steht mit einem Antriebselement
in Verbindung, das sich um eine andere Achse dreht, die
nicht koaxial zur ersten Achse verläuft. Das Antriebselement
dreht den flexiblen Schaft innerhalb des gekrümmten Rohres,
um auf diese Weise eine Drehbewegung auf die Werkzeugspitze
zu übertragen. Da es sich bei dem Schaft um eine flexible
einstückige Einheit handelt, kann dieser nur ein relativ
geringes Drehmoment übertragen.
Eine andere bekannte Winkelantriebsvorrichtung, wie sie
beispielsweise in der US-PS 16 77 337 beschrieben ist, besitzt
zwei oder mehr in Eingriff bringbare Antriebselemente,
die innerhalb eines gekrümmten Rohres angeordnet
sind. Die Antriebselemente weisen gegenüberliegende Enden
auf, die mit zahnförmigen Vorsprüngen versehen sind, welche
mit komplementär ausgebildeten zahnförmigen Vorsprüngen von
benachbarten Antriebselementen kämmen. Die Antriebselemente
können relativ zueinander fehlausgerichtet oder geneigt
sein, während sie miteinander kämmen, um einen gewünschten
Winkelversatz vorzusehen. Die Größe des Eingriffs der Zähne
zwischen den miteinander kämmenden Antriebselementen nimmt
jedoch in Abhängigkeit vom Grad der Fehlausrichtung ab. Ein
abnehmender Zahneingriff kann zu extrem hohen Kontaktdrücken
zwischen den miteinander in Eingriff stehenden Zähnen und zu
einem möglichen Ausfall der Antriebselemente führen, wenn
hohe Drehmomente auftreten.
Es ist somit wünschenswert, eine Winkelvorrichtung zu schaffen,
die nicht flexible Antriebselemente aufweist, welche
während eines Winkelversatzes vollständig in Eingriff verbleiben,
um die Übertragung von hohen Drehmomenten während
des Betriebes bei einem ausgewählten Winkelversatz zu ermöglichen.
Der Erfindung liegt folgende Aufgabe zugrunde: Eine neuartige
Winkelantriebsvorrichtung zu schaffen, die starre, miteinander
in Eingriff stehende Segmente aufweist, welche
relativ zueinander geneigt werden können, um einen gewünschten
Winkelversatz vorzusehen, eine neuartige Winkelantriebsvorrichtung
mit Universalgelenken, welche einen Kopf
und eine entsprechende Fassung aufweisen, die miteinander in
Eingriff stehen, eine neuartige Winkelantriebsvorrichtung,
bei der die Kopf- und Fassungsabschnitte der Universalgelenke
im Querschnitt polygonal ausgebildet sind, eine neuartige
Winkelantriebsvorrichtung, die einen stationären
äußeren Gehäuseabschnitt und einen beweglichen äußeren
Gehäuseabschnitt aufweist, wobei der bewegliche äußere Gehäuseabschnitt
mit einem Antriebselement verbunden ist, eine
neuartige Winkelantriebsvorrichtung, die die Übertragung von
Drehmoment über einen relativ kleinen Radius ermöglicht, und
ein neuartiges Verfahren zum Verändern des Winkels zwischen
einem reibenden Werkzeug und einem angetriebenen Werkzeug.
Weitere Ziele und Merkmale der Erfindung werden hiernach im
einzelnen erläutert.
Erfindungsgemäß besitzt die Winkelantriebsvorrichtung ein
starres Halteelement mit einem gekrümmten oder versetzten
Abschnitt, der rohrförmig ausgebildet ist. Der gekrümmte
rohrförmige Abschnitt, der stationär ist, beherbergt eine
Vielzahl von miteinander in Eingriff stehenden Bewegungsübertragungsvorrichtungen
oder Segmenten. Die miteinander in
Eingriff stehenden Segmente folgen der Krümmung des gekrümmten
Abschnittes und sind somit relativ zueinander versetzt
oder geneigt.
Der Winkelversatz von Segment zu Segment wird erreicht,
indem ein Kopfabschnitt eines jeden Segmentes mit gekrümmten
Flächen versehen ist, die relativ zu einer Längsachse
des Segmentes nach außen gekrümmt sind. Die gekrümmten
Flächen besitzen im Querschnitt im wesentlichen polygonale
Formen, vorzugsweise eine hexagonale Form. Ein reduzierter
Hals- oder Spielabschnitt, der an den Kopfabschnitt angeschlossen
ist, besitzt einwärts gebogene gekrümmte Flächen,
die Fortsetzungen der gekrümmten Flächen des Kopfabschnittes
bilden.
Das gegenüberliegende Ende eines jeden Segmentes ist mit
einer polygonalen, vorzugsweise hexagonalen Fassung versehen,
die solche Abmessungen aufweist, daß sie den Kopfabschnitt
eines identischen Segmentes aufnimmt. Die Flächen
der Fassung oder Flächenabschnitte sind im wesentlichen
planar ausgebildet. Die Segmente können somit gegeneinander
versetzt angeordnet werden, indem die gekrümmten Flächenabschnitte,
die am Kopf eines jeden Segmentes ausgebildet
sind, in einer entsprechenden, damit in Eingriff stehenden
Fassung geneigt werden.
Ein Abschnitt einer jeden gekrümmten polygonalen Fläche am
Kopfende eines jeden Segmentes stellt mit einem Abschnitt
einer jeden planaren Fläche einer entsprechenden damit in
Eingriff stehenden Fassung während des winklig versetzten
Eingriffes zwischen benachbarten Segmenten einen Kontakt
her. Somit werden die auf die Segmente einwirkenden Torsionskräfte
auf jeden Flächenabschnitt und jede planare
Fläche der entsprechenden miteinander in Eingriff stehenden
Kopf- und Fassungsabschnitte verteilt.
Das Segment ist ferner mit einer äußeren Eingriffsfläche
versehen, die vorzugsweise eine sphärische Kontur besitzt.
Diese sphärische Eingriffsfläche, die mit axialem Abstand
vom Kopfabschnitt angeordnet ist, trägt dazu bei, die Segmente
zu stabilisieren, wenn diese sich in ihrer Eingriffsstellung
im gekrümmten rohrförmigen Abschnitt befinden, was
auf den Kontakt zwischen dem Außenumfang der sphärischen
Eingriffsfläche und dem Innenumfang des gekrümmten rohrförmigen
Elementes zurückzuführen ist. Weitere Stabilität der
Segmente ist auf den Eingriff zwischen den Kopfabschnitten
und den Fassungsabschnitten von benachbarten Segmenten zurückzuführen.
Die Aufteilung der Torsionskraft auf die Eingriffsflächen
der Kopf- und Fassungsabschnitte stellt sicher, daß die
Winkelantriebsvorrichtung Zustände hohen Drehmoments toleriert.
Darüber hinaus ermöglichen die Universalgelenk-
Eigenschaften des Kopf- und Fassungseingriffs, daß Versatzwinkel
erreicht werden, die einen relativ geringen Krümmungsradius
für die Winkelantriebsvorrichtung gestatten.
Ein Ende des Halteelementes, das drehbar ist, steht mit
einem Antriebswerkzeug, vorzugsweise einem motorbetriebenen
Antriebswerkzeug, in Eingriff. Das gegenüberliegende Ende
des Halteelementes der Winkelantriebsvorrichtung ist mit
einer Werkzeughaltebefestigung verbunden, die sich vom
stationären Abschnitt des Halteelementes aus erstreckt.
Dieser stationäre Abschnitt des Halteelementes ist mit dem
drehbaren Abschnitt derart verbunden, daß der stationäre
Abschnitt unabhängig vom Antriebswerkzeug gehalten wird.
Hierdurch wird die Drehung des Antriebswerkzeuges in eine
Drehung der versetzten Segmente umgewandelt, die die Werkzeughaltebefestigung
drehen.
Ein Verlängerungshandgriff kann am stationären Abschnitt der
Winkelantriebsbefestigung vorgesehen sein, um die Handhabung
der Winkelantriebsvorrichtung zu erleichtern. Der entsprechende
Werkzeugdruck kann somit durch Druckaufbringung
auf den Handgriff anstelle einer direkten Druckaufbringung
auf das Antriebswerkzeug aufgebracht werden. Der Handgriff
steuert ferner die Orientierung des stationären Abschnittes.
Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen
hervor.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen
in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 eine vereinfachte Draufsicht auf eine
Winkelantriebsvorrichtung, die eine Ausführungsform
der Erfindung verkörpert;
Fig. 2 eine vergrößerte perspektivische Ansicht
eines Segmentes oder eines Bewegungsübertragungselementes
dieser Vorrichtung;
Fig. 3 eine Seitenansicht des Segmentes;
Fig. 4 eine Endansicht des Segmentes;
Fig. 5 eine Ansicht des Segmentes vom gegenüberliegenden
Ende;
Fig. 6 eine Teilansicht der Winkelantriebsvorrichtung,
teilweise im Schnitt;
Fig. 7 eine vergrößerte Teilansicht der Winkelantriebsvorrichtung,
teilweise im
Schnitt; und
Fig. 8 eine andere Ausführungsform des Segmentes.
Entsprechende Bezugszeichen kennzeichnen gleiche Teile in
den verschiedenen Figuren der Zeichnung.
Eine Winkelantriebsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung ist in Fig. 1 mit der Bezugsziffer 10 gekennzeichnet.
Diese Winkelantriebsvorrichtung 10 besitzt ein starres
Halteelement 12, das eine Vielzahl von miteinander in Eingriff
stehenden Bewegungsübertragungssegmenten 14 beherbergt,
die aus irgendeinem bekannten geeigneten Material
geformt sein können, beispielsweise aus legiertem Stahl, wie
z. B. AISI 3630, der mit einer geeigneten bekannten Molyb
dändisulfit-Schicht überzogen ist.
Wie die Fig. 2 bis 5 zeigen, besitzt ein typisches
Segment 14 ein Ende, das mit einem Kopfabschnitt 16 versehen
ist, und ein gegenüberliegendes Ende, das einen Fassungsabschnitt
18 aufweist. Der Kopfabschnitt 16 ist im
Querschnitt im wesentlichen polygonal, vorzugsweise hexagonal,
wie durch das Hexagon 20 dargestellt, das am freien
Ende 22 des Kopfabschnittes 16 ausgebildet ist.
Der Umfang des Kopfabschnittes 16 bildet eine Eingriffsfläche,
die durch eine Vielzahl von Flächenabschnitten 24,
26, 28, 30, 32 und 34 gekennzeichnet ist, welche in ihrer
Zahl der Zahl der Seiten des Hexagons 20 entsprechen. Jeder
Flächenabschnitt 24-34 ist in Längsrichtung gekrümmt und relativ
zu einer Längsachse 36 (Fig. 2) des Segmentes 14 nach
außen gebogen. Ein reduzierter Halsabschnitt 38 des Segmentes
14 besitzt gekrümmte Fortsetzungen des Flächenabschnitte
24-34, die relativ zur Längsachse 36 nach innen gebogen
sind.
Der Fassungsabschnitt 18 ist im Querschnitt polygonal, vorzugsweise
hexagonal, ausgebildet, wie bei 40 gezeigt. Er
erstreckt sich von einem freien Ende 42 des Segmentes 14
nach innen und ist so bemessen, daß er den Kopfabschnitt 16
eines anderen Segmentes 14 lösbar aufnimmt. Der Fassungsabschnitt
18 bildet eine innere hexagonale Eingriffsfläche,
welche durch eine Vielzahl von Flächenabschnitten 44, 46,
48, 50, 52 und 54 (Fig. 5) gekennzeichnet ist, die im wesentlichen
planar sind.
Das Segment 14 besitzt desweiteren eine gerundete äußere
Eingriffsfläche 56 einer sphärischen Krümmung, die sich über
eine vorgegebene Strecke vom freien Ende 42 bis zu einem
Zwischenende 58 erstreckt. Ringförmige Stufen 60 und 62 sind
zwischen der äußeren Eingriffsfläche 56 und dem Halsabschnitt
38 ausgebildet. Die Stufen 60 und 62 besitzen eine
geringere diametrale Größe als die äußere Eingriffsfläche
56.
Das Halteelement 12 weist einen rohrförmigen Gehäuseabschnitt
70 auf, der aus rostfreiem Stahl bestehen kann und
einen gekrümmten Abschnitt 72 sowie einen im wesentlichen
geraden Abschnitt 74 enthält. Der gekrümmte Abschnitt 72
weist eine vorgegebene Krümmung und ein vorgegebenes Ausmaß
auf und nimmt eine vorgegebene Anzahl der Segmente 14 auf.
Der rohrförmige Gehäuseabschnitt 70 ist mit einer Präzisionsbohrung
versehen. Der erforderliche Durchmesser wird im
gekrümmten Abschnitt 72 beibehalten, indem man ein geeignetes
bekanntes Kugelschmiedeverfahren anwendet, bei dem eine
überdimensionierte Stahlkugel in das Rohr gepreßt und durch
den gekrümmten Abschnitt gedrückt wird. Durch diesen Kugelschmiedevorgang
werden Verformungen im gekrümmten Rohr
korrigiert, die bei der anfänglichen Biegung des gekrümmten
Abschnittes 72 entstanden sein können.
Ein Endabschnitt 76 (Fig. 6 und 7) des geraden Abschnittes
74 ist in einem Verbindungselement 78 angeordnet und mit
diesem durch Löten oder andere Befestigungsmittel einstückig
verbunden.
Das Verbindungselement 78, das aus rostfreiem Stahl bestehen
kann, ist bei 80 mit einem Innengewinde versehen. Ein
Kupplungselement 82 ist auf das Verbindungselement 78 verschraubt
und über ein geeignetes Klebemittel daran befestigt.
Das Kupplungselement 82 besitzt einen reduzierten
Endabschnitt 84, der ein ringförmiges Lager 86 umgibt. Das
ringförmige Lager 86 ist auf einer drehbaren Welle 88 montiert.
Ein Verriegelungsring 90 ist an einem Stufenabschnitt 92 der
drehbaren Welle 88 an einem Ende des ringförmigen Lagers 86
vorgesehen. Der reduzierte Endabschnitt 84 des Kupplungselementes
82 beherbergt ein gegenüberliegendes Ende des ringförmigen
Lagers 86. Hierdurch wird die Welle 88 drehbar mit
dem Kupplungselement 82 verbunden, das am geraden Abschnitt
74 des rohrförmigen Gehäuseabschnitts 70 befestigt ist.
Die Welle 88, die als drehbarer Abschnitt bezeichnet werden
kann, ist vom rohrförmigen Gehäuseabschnitt, der als stationärer
Abschnitt bezeichnet werden kann, unabhängig drehbar.
Ein Schaftabschnitt 94 der drehbaren Welle 88 ist im geraden
Abschnitt 74 des rohrförmigen Gehäuseabschnitts 70 angeordnet.
Wie am deutlichsten in Fig. 7 dargestellt ist, ist ein
distaler Endabschnitt 96 des Schaftabschnitts 94 mit einem
Kopfabschnitt 98 versehen, der mit dem Kopfabschnitt 16
identisch ist, sowie mit einem Halsabschnitt 100, der mit
dem Halsabschnitt 38 identisch ist. Ein Schaftabschnitt 102
ist am proximalen Ende der drehbaren Welle 88 vorgesehen.
Ein Endabschnitt 114 des gekrümmten Abschnitts 72 ist in
einem Verbindungselement 116 angeordnet und durch Löten oder
andere geeignete Befestigungsmittel damit einstückig verbunden.
Das Verbindungselement 116, das aus rostfreiem Stahl
bestehen kann, ist bei 118 mit einem Außengewinde versehen.
Ein Kupplungselement 120, das aus rostfreiem Stahl bestehen
kann, ist mit dem Verbindungselement 116 verschraubt und
über ein geeignetes Klebemittel daran befestigt.
Ein angetriebenes Element 122, das vom Kupplungselement 120
umgeben wird, besitzt einen Basisflansch 124, der zum Verbindungselement
116 ausgerichtet ist. Das angetriebene Element
122 umfaßt einen Fassungsabschnitt 125, der in einem
Basisende 127 ausgebildet ist. Der Fassungsabschnitt 125 ist
mit dem Fassungsabschnitt 18, der im Segment 14 ausgebildet
ist, identisch. Ein Satz von drei ringförmigen Lagern 126,
128 und 130, die am angetriebenen Element 122 montiert sind,
ist zwischen dem Verbindungselement 116 und einem reduzierten
Endabschnitt 132 des Kupplungselementes 120 angeordnet.
Eine mit einem Gewinde versehener Endabschnitt 134 des angetriebenen
Elementes 122 steht über das Kupplungselement 120
vor. Hierdurch wird das Kupplungselement 120 mit dem gekrümmten
Abschnitt 72 einstückig verbunden, und das angetriebene
Element 122 ist relativ zum Kupplungselement 120
drehbar.
Das Halteelement 12 besitzt desweiteren einen Handgriff, der
eine Verlängerung 136 umfaßt, die vom geraden Abschnitt 74
vorsteht. Die Handgriffverlängerung 146 ist rohrförmig und
besitzt eine Luftentlastungsöffnung 138. Eine zusätzliche
Luftentlastungsöffnung 140 kann im geraden Abschnitt 74 an
der Verbindungsstelle zur Handgriffverlängerung 136 vorgesehen
sein.
Der Handgriff besitzt des weiteren ein Handgriffelement 142
mit einem Schaftabschnitt 144, der in die Handgriffverlängerung
136 einsetzbar ist. Ein kugelförmiger Halteabschnitt
146 (Fig. 1) ist an einem Ende des Handgriffelementes 142
vorgesehen. Falls gewünscht, kann der Schaftabschnitt 144
mit der Handgriffverlängerung 136 verklebt, verschraubt oder
in anderer Weise befestigt sein. Desweiteren ist es möglich,
eine geeignete einstückige Handgriffeinrichtung (nicht gezeigt)
an den geraden Abschnitt 74 anzuformen oder in anderer
Weise zu befestigen.
Im Betrieb der Winkelantriebsvorrichtung 10 wird eine Antriebsverbindung
zwischen der drehbaren Welle 88 und dem
angetriebenen Element 122 hergestellt, indem die Segmente 14
mit der drehbaren Welle 88 und dem angetriebenen Element 122
in Eingriff gebracht werden. Vorzugsweise ist die gesamte
Oberfläche der Segmente 14 einschließlich des Fassungsabschnitts 18
mit einem geeigneten Schmiermittel, wie beispielsweise
Fett, beschichtet.
Der Kopfabschnitt 98 der drehbaren Welle 88 steht mit dem
Fassungsabschnitt 18 eines benachbarten Segmentes 14 in
Eingriff. Weitere Segmente 14 werden nacheinander mit dem
gekrümmten Abschnitt 72 in Eingriff gebracht, um eine Verbindung
mit dem Fassungsabschnitt 125 des angetriebenen
Elementes 122 herzustellen.
Im Gebrauch der Winkelantriebsvorrichtung 10 steht ein
Futterabschnitt 152 eines motorbetriebenen Werkzeuges 154
mit dem Schaftabschnitt 102 der drehbaren Welle 88 in
Eingriff, wie in Fig. 6 gezeigt. Ein angetriebenes Werkzeug
156 (Fig. 1 und 6) wird mit dem Endabschnitt 134 des
angetriebenen Elementes 122 verschraubt. Somit bewirkt die
Drehung der drehbaren Welle 88 durch das motorbetriebene
Werkzeug 154 eine Drehung der Segmentelemente 14, die das
angetriebene Element 122 und das angetriebene Werkzeug 156
drehen. Falls gewünscht, kann das angetriebene Werkzeug 156
durch eine geeignete Futtervorrichtung ersetzt werden. Das
Handgriffelement 142 steuert die Orientierung des stationären
rohrförmigen Halteabschnitts 70 während des Betriebes
des angetriebenen Werkzeuges 156.
Die kugelförmigen äußeren Eingriffsflächen 56 eines jeden
Segmentes 14 besitzen präzise Abmessungen, so daß sie eng an
die Innenfläche 158 des rohrförmigen Gehäuseabschnitts 70
passen. Die äußeren Eingriffsflächen 56 legen somit die
Segmente 14 innerhalb des rohrförmigen Gehäuseabschnitts 70
örtlich fest und stabilisieren diese. Weitere Stabilität und
Fixierung der Segmente 14 im rohrförmigen Gehäuseabschnitt
70 wird durch den Eingriff der Kopfabschnitte 16 in den Fassungsabschnitten
18 erreicht.
Zwischen den äußeren Eingriffsflächen 56 und der Innenfläche
158 ist genügend Spiel vorhanden, um ein Verschwenken
der Flächen 56 gegen die Innenfläche 158 zu ermöglichen.
Durch die Präzisionsbemessung der äußeren Eingriffsflächen 56
und der Innenfläche 158 wird darüber hinaus eine Relativdrehung
zwischen den äußeren Eingriffsflächen 56 und der
Innenfläche 158 während der Drehbewegung der miteinander in
Eingriff stehenden Segmentelemente 14 gestattet.
Die gekrümmte Struktur der Flächenabschnitte 24-34 des
Kopfabschnittes 16 eines jeden Segmentes 14 und der Eingriff
dieser Kopfabschnitte 16 in die entsprechenden Fassungsabschnitte
18 eines jeden Segmentes ermöglichen einen
ausgewählten Winkelversatz zwischen den Längsachsen 36 eines
jeden Segmentes. Die Segmente 14 sind somit an den gekrümmten
Abschnitt 72 des Halteabschnittes 12 anpaßbar.
Beispielsweise funktioniert jedes Paar der miteinander in
Eingriff stehenden Segmente 14 als Universalkupplung und
kann die Drehachse der Winkelantriebsvorrichtung 10 um
vorgegebene Beträge, beispielsweise 15°, versetzen. Der
Gesamtversatzwinkel der Winkelantriebsvorrichtung 10 entspricht
etwa der Summe eines jeden einzelnen Versatzwinkels
zwischen entsprechenden in Eingriff stehenden Segmenten 14.
Die Ablenkung eines der Segmente 14 gegenüber einem anderen
Segment 14 wird mit im wesentlichen vollständigem Umfangseingriff
eines Segmentkopfabschnittes 16 in einen benachbarten
Segmentfassungsabschnitt 18 erreicht. Somit ist jedes
aufeinanderfolgende Segment 14 in der Lage, vom vorhergehenden
Segmentelement Drehmoment auf vollem Zuführungsniveau zu
empfangen und das empfangene Drehmoment mit im wesentlichen
keinem Schlupf auf das nächst benachbarte Segment zu übertragen.
Der Halsabschnitt 38 eines jeden Segmentes 14 ist gegenüber
den Eingriffsflächen 24-34 des Kopfabschnittes um eine ausreichende
Größe reduziert, um einen gewünschten Winkelversatz
zwischen den Segmenten zu gestatten.
Obwohl die genauen Abmessungen des Segmentes 14 in Abhängigkeit
von den speziellen Erfordernissen des durchgeführten
Arbeitsvorganges variieren, können die Größenbeziehungen
in einem Segment 14 beispielhaft dargestellt
werden, das eine Gesamtlänge von etwa 9,30 mm besitzt. Der
hexagonale Endabschnitt 20 kann einen Abstand von etwa
2,72 mm zwischen gegenüberliegenden Seiten aufweisen. Der
Krümmungsradius der Flächenabschnitte 24-34 kann etwa
2,36 mm betragen. Der Krümmungsradius der Flächenabschnitte
44-54 des Halsabschnitts 38 kann etwa 1,57 mm betragen. Der
Fassungsabschnitt kann durch eine 3,56 mm lange hexagonale
Fassung gebildet werden. Die äußere Eingriffsfläche 56 kann
einen Krümmungsradius von etwa 4,50 mm und einen Außendurchmesser
von 5,92 mm besitzen. Der Abstand zwischen dem freien
Ende 42 und dem Zwischenende 58 kann etwa 2,03 mm betragen.
Die ringförmige Stufe 60 kann einen Durchmesser von etwa
4,76 mm aufweisen, und der Durchmesser der ringförmigen
Stufe 62 kann etwa 4,04 mm betragen. Die Längenausdehnung
der ringförmigen Stufe 60 kann etwa 2,03 mm groß sein.
Eine weitere Ausführungsform eines Segmentes ist in Fig. 8
mit der Bezugsziffer 160 versehen. Dieses Segment 160 besitzt
einen Kopfabschnitt 162 und einen Halsabschnitt 164,
die dem Kopfabschnitt 16 und dem Halsabschnitt 38 des Segmentes
14 entsprechen.
Das Segment 160 umfaßt desweiteren einen Fassungsabschnitt
166 entsprechend dem Fassungsabschnitt 18 des Segmentes 14
und eine äußere Eingriffsfläche 168, die der äußeren Eingriffsfläche
56 entspricht.
Das Segment 160 besitzt somit keine Struktur, die den ringförmigen
Stufen 60 und 62 des Segmentes 14 entspricht.
Das Segment 160 wird in der gleichen Weise wie vorstehend
für das Segment 14 beschrieben verwendet und kann in einem
Halteelement (nicht gezeigt) arbeiten, das dem Halteelement
12 entspricht, um die vorstehend in Verbindung mit der Winkelantriebsvorrichtung
10 beschriebenen Ergebnisse zu
erreichen.
Zu den Vorteilen der Erfindung, die aus der vorstehenden
Beschreibung hervorgehen, gehört, daß eine Winkelantriebsvorrichtung
mit Antriebssegmenten geschaffen wird, die als
Universalkupplungen funktionieren. Die Segmente bewirken
eine Umlenkung der Drehachse eines Antriebselementes,
während sie gleichzeitig einen im wesentlichen vollständigen
Eingriff mit entsprechenden benachbarten Segmenten
aufrechterhalten. Die Winkelantriebsvorrichtung besitzt
trotz des Versatzes der entsprechenden miteinander in
Eingriff stehenden Segmente ein hohes Drehmomentübertragungsvermögen,
und das Eingangsdrehmoment wird über einen
kleinen Krümmungsradius der Winkelantriebsvorrichtung übertragen.
Claims (21)
1. Bewegungsübertragungsvorrichtung, gekennzeichnet durch:
- a) ein Segment (14), das sich entlang einer Längsachse erstreckt und gegenüberliegende Enden aufweist,
- b) einen Kopfabschnitt (16), der an einem der gegenüberliegenden Enden ausgebildet ist und eine Umfangseingriffsfläche mit einer peripheren, im wesentlichen polygonalen Form im Querschnitt aufweist, die eine Vielzahl von Flächenabschnitten (24-34) besitzt, die sich entlang der Längsachse erstrecken und in ihrer Zahl der Seitenzahl der peripheren, im wesentlichen polygonalen Form entsprechen und die relativ zur Längsachse gekrümmt ausgebildet sind, und
- c) einen Fassungsabschnitt (18), der am anderen der gegenüberliegenden Enden ausgebildet ist und eine innere Eingriffsfläche mit einer inneren im wesentlichen polygonalen Form im Querschnitt besitzt und der so bemessen ist, daß er den Kopfabschnitt eines anderen Segmentes lösbar aufnimmt.
2. Bewegungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß sie ein erstes Segment (14)
umfaßt, das mit einem zweiten Segment (14) derart in Eingriff
steht, daß der Kopfabschnitt (16) des ersten Segmentes
lösbar in den Fassungsabschnitt (18) des zweiten
Segmentes eingreift, und daß die gekrümmten Flächenabschnitte
(24-34) des in Eingriff stehenden Kopfabschnitts
(16) des ersten Segmentes (14) es ermöglichen, daß die
Längsachse des ersten Segmentes um einen ersten vorgegebenen
Winkel zur Längsachse des zweiten Segmentes (14)
versetzt wird, wenn das erste und zweite Segment (14)
miteinander in Eingriff stehen.
3. Bewegungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß sie ein drittes Segment (14)
aufweist, das mit dem zweiten Segment (14) derart in
Eingriff steht, daß der Fassungsabschnitt (18) des dritten
Segmentes lösbar mit dem Kopfabschnitt (16) des zweiten
Segmentes in Eingriff steht, und daß die gekrümmten
Flächenabschnitte (24-34) des in Eingriff stehenden Kopfabschnitts
(16) des zweiten Segmentes es ermöglichen, daß
die Längsachse des dritten Segmentes (14) um einen zweiten
vorgegebenen Winkel gegenüber der Längsachse des zweiten
Segmentes versetzt wird, wenn das zweite und dritte Segment
miteinander in Eingriff stehen, derart, daß die Längsachsen
des ersten und dritten Segmentes um einen Gesamtwinkel
versetzt werden, der im wesentlichen der Summe aus dem
ersten und zweiten vorgegebenen Winkel entspricht.
4. Bewegungsübertragungsvorrichtung nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
periphere und innere polygonale Form hexagonal sind.
5. Bewegungsübertragungsvorrichtung nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die innere
Eingriffsfläche des Fassungsabschnitts (18) eine Vielzahl
von inneren Flächenabschnitten (44-54) aufweist, die sich
entlang der Längsachse erstrecken und in ihrer Zahl der Zahl
der Seiten der inneren im wesentlichen polygonalen Form entsprechen
und im wesentlichen planar sind.
6. Bewegungsübertragungsvorrichtung nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine
Vielzahl von Segmenten aufweist, die derart hintereinander
miteinander in Eingriff stehen, daß der Kopfabschnitt (16)
von aufeinanderfolgenden Segmenten lösbar mit den Fassungsabschnitten
(18) von benachbarten aufeinanderfolgenden Segmenten
in Eingriff steht.
7. Bewegungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl der Segmente (14)
ein distales Endsegment und ein proximales Endsegment umfaßt
und so miteinander in Eingriff steht, daß die Längsachse
von einem der Endsegmente um einen vorgegebenen Winkel
gegenüber der Längsachse des anderen der Endsegmente versetzt
ist.
8. Bewegungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung zum Drehen
von einem der Endsegmente (14) um die Längsachse des einen
Segmentes aufweist, um eine Drehbewegung zum restlichen Teil
der Vielzahl der Segmente zu übertragen.
9. Bewegungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß sie eine Einrichtung zum Verbinden
eines drehbaren angetriebenen Elementes mit dem anderen der
Endsegmente (14) aufweist, um die Vielzahl der Segmente zu
drehen.
10. Bewegungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die gekrümmten Flächenabschnitte
(24-34) der miteinander in Eingriff stehenden Kopfabschnitte
derart gekrümmt sind, daß die Längsachse eines jeden Segmentes
(14) gegenüber der Längsachse eines benachbarten in
Eingriff stehenden Segmentes (14) um einen vorgegebenen
Winkel versetzt werden kann, damit der gesamte Versatzwinkel
zwischen den Endsegmenten sich der Summe der vorgegebenen
Versatzwinkel der aufeinanderfolgenden in Eingriff stehenden
Segmente in der Vielzahl der miteinander in Eingriff
stehenden Segmente annähert.
11. Bewegungsübertragungsvorrichtung nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Segment
(14) desweiteren eine abgerundete Eingriffsfläche (56) aufweist,
die im axialen Abstand vom Kopfabschnitt (16) angeordnet
ist und sich eine vorgegebene Strecke entlang der
Längsachse erstreckt.
12. Bewegungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß die abgerundete Eingriffsfläche
(56) eine kugelförmige Krümmung besitzt.
13. Bewegungsübertragungsvorrichtung nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die bogenförmigen
Flächenabschnitte (24-34) um eine vorgegebene Größe
relativ zur Längsachse nach außen gebogen sind.
14. Bewegungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch
gekennzeichnet, daß sie einen Halsabschnitt (38) aufweist,
der zwischen dem Kopfabschnitt (16) und dem Fassungsabschnitt
(18) ausgebildet ist und eine Fortsetzung der
gekrümmten Flächenabschnitte (24-34) aufweist, die um einen
vorgegebenen Betrag relativ zur Längsachse nach innen gekrümmt
ist.
15. Bewegungsübertragungsvorrichtung, gekennzeichnet durch
eine Vielzahl von Segmenten (14), die Kopfabschnitte (16)
und Fassungsabschnitte (18) und entsprechende Längsachsen
aufweisen und die aufeinanderfolgend miteinander in Eingriff
stehen, so daß der Kopfabschnitt (16) von aufeinanderfolgenden
Segmenten lösbar mit dem Fassungsabschnitt (18) von
benachbarten aufeinanderfolgenden Segmenten (14) in Eingriff
steht, daß die Kopfabschnitte und die Fassungsabschnitte
entsprechende polygonale Querschnitte besitzen, daß die
Kopfabschnitte (16) Flächenabschnitte (24-34) aufweisen, die
in ihrer Zahl der Zahl der Seiten des Polygons entsprechen,
und daß die Flächenabschnitte so gekrümmt sind, daß die
Längsachse eines jeden Segmentes (14) gegenüber der Längsachse
des benachbarten in Eingriff stehenden Segmentes um
einen ersten vorgegebenen Winkel versetzt werden kann, um
einen gewünschten Gesamtversatzwinkel zwischen den Längsachsen
eines ersten Segmentes und eines letzten Segmentes
vorzusehen, und daß Einrichtungen zum axialen Drehen der
Segmente sowie Einrichtungen zum Verbinden eines drehbaren
angetriebenen Elementes mit den Segmenten vorgesehen sind.
16. Bewegungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, daß sie ein starres Halteelement (12)
zur Aufnahme der Vielzahl der miteinander in Eingriff
stehenden Segmente (14) aufweist, das gegenüberliegende
Enden besitzt, die um etwa den gewünschten Gesamtversatzwinkel
gegeneinander versetzt angeordnet sind.
17. Bewegungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (12) einen
rohrförmigen Abschnitt (70) und eine rohrförmige Innenfläche
besitzt und daß die miteinander in Eingriff
stehenden Segmente (14) entsprechende äußere gekrümmte
Eingriffsflächen (56) aufweisen, die mit der rohrförmigen
Innenfläche in Eingriff bringbar sind, um eine axiale
Drehung der miteinander in Eingriff stehenden Segmente (14)
relativ zur rohrförmigen Innenfläche zu gestatten und zur
Stabilisierung der Segmente innerhalb des rohrförmigen Abschnittes
beizutragen.
18. Bewegungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, daß das Halteelement (12) einen
rohrförmigen stationären Abschnitt (70) aufweist, wobei die
miteinander in Eingriff stehenden Segmente (14) relativ zum
stationären Abschnitt drehbar sind, und einen drehbaren Abschnitt
(88), wobei die miteinander in Eingriff stehenden
Segmente (14) relativ zum drehbaren Abschnitt drehbar sind
und der drehbare Abschnitt an ein Antriebselement anschließbar
ist.
19. Bewegungsübertragungsvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch
gekennzeichnet, daß sie ein Handgriffelement (142)
aufweist, das mit dem stationären Abschnitt (70) verbunden
ist.
20. Verfahren zum Ändern des Winkels zwischen den Drehachsen
eines Antriebselementes und eines angetriebenen
Elementes, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
- a) Ausbilden eines Segmentes mit einem polygonalen Kopfabschnitt im Querschnitt und einem polygonalen Fassungsabschnitt im Querschnitt, wobei der Kopfabschnitt und der Fassungsabschnitt im Querschnitt entsprechende polygonale Seiten besitzen,
- b) Versehen des Kopfabschnittes mit gekrümmten Flächenabschnitten, die den polygonalen Seiten des Kopfabschnittes entsprechen und sich relativ zu einer Längsachse des Segmentes nach außen krümmen,
- c) Bemessen des Kopfabschnittes derart, daß er mit dem Fassungsabschnitt eines anderen identischen Segmentes in Eingriff bringbar und darin verschwenkbar ist,
- d) Neigen des einen Segmentes relativ zum anderen Segment, während diese miteinander in Eingriff stehen, und
- e) Verbinden eines Antriebselementes mit einem der miteinander in Eingriff stehenden Segmente und Verbinden eines angetriebenen Elementes mit dem anderen in Eingriff stehenden Segment.
21. Verfahren nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch die
folgenden Schritte:
Anordnen der miteinander in Eingriff stehenden Segmente in einem Halteelement,
Krümmen eines Abschnittes des Halteelementes, um eine gewünschte Neigung zwischen den miteinander in Eingriff stehenden Segmenten herzustellen, und
Ausbilden einer sphärischen Eingriffsfläche auf den miteinander in Eingriff stehenden Elementen, um mit dem Halteelement drehbar in Eingriff zu treten und die Segmente innerhalb des Halteelementes zu stabilisieren.
Anordnen der miteinander in Eingriff stehenden Segmente in einem Halteelement,
Krümmen eines Abschnittes des Halteelementes, um eine gewünschte Neigung zwischen den miteinander in Eingriff stehenden Segmenten herzustellen, und
Ausbilden einer sphärischen Eingriffsfläche auf den miteinander in Eingriff stehenden Elementen, um mit dem Halteelement drehbar in Eingriff zu treten und die Segmente innerhalb des Halteelementes zu stabilisieren.
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: BRISTOL-MYERS SQUIBB CO., NEW YORK, N.Y., US |
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