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Kraftbetriebene Werkzeugmaschine Die Erfindung betrifft kraftbetriebene
Werkzeugmaschinen mit einer zwischen Antrieb und Werkzeug vorgesehenen Ratschkupplung,
deren ineinandergreifendeTeile auf der einen rCupplungsseite aus Rollen bestehen,
welche beim Überschreiten eines bestimmten Drehmornentes entgegen der Wirkung einer
Andrückkraft an den Flanken des Gegenkupplungsteiles entlang rollen und hierdurch
ausreichend außer Eingriff gelangen.
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Es sind Überlastratschkupplungen mit Rollkörpern bekannt, bei denen
diese RblIkörper zvlindrische Form haben können. Sie sind d7abei lose in Ausschnitte
einer ebenen Platte eingelegt, liegen also auf den Rändern dieser Ausschnitte mit
Linienberührung auf. Solche Kupplungen können jedoch keine nenneilswerten Drehmornente
übertragen, weil sonst die linienförmigen Berührungsstellen einen viel zu hohen
spezifischen Druck aushalten müßten. Der Hauptnachteil dieser Art der Unterbri:ngung
von Rollkörpern in Ratschkupplungen besteht aber darin, daß die Rollkörper diese
Ausschnitte ungewollt verlassen und sich zwischen den Kupplungshälften einklemmen.
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Bei den zahlreichen mit Kugeln als Rollkörper arbeitenden Überlastkupplungen
sind diese Kugeln zwar in einer entsprechenden Kugelpfanne untergebracht. Bei der
Sicherung solcher Kugeln gegen unerwünschtes 23 Austreten aus den ihnen zugeordneten
Pfannen wird aber gerade die ' für die Übertragung eines Drehmomentes am
meisten brauchbare Kugelzone, nämlich die Äquatorzone, von der Haltevorrichtung
(Kugelkäfig o. dgl.) in Anspruch genommen. Deshalb kommen auch solche Kugelkupplungen
mit Pfannenlagerung nur für ganz geringe Drehmomente in Frage. Insbesondere an Schraubgeräten,
bei denen die Ratschkupplung mit starken Drehschlägen die Schraube am Schluß des
Eindrehvorgangs festspannen soll, sind die Kugelkupplungen nicht anwendbar.
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Zur Abhilfe gegen diese Mängel ist gemäß der Erfindung vorgesehen,
daß die Rollen als Vollzylinder in der einen Kupplungshälfte an ihren Enden drehbar
gelagert und gegen Längsverschiebung in diesen Lagern durch zusätzliche Sicherungen
gehalten sind und daß sie zwischen den Lagern in Betten liegen, welche auf der von
der Gegenflanke abgewendeten Seite der Rollen bis mindestens zur Rollenniitte hochgezogen-
sind und dadurch beim Anschlag der Rollen an die Gegenflanke al# Rollenwiderlager
wirken.
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Bei dieser Anordnung des Rollkörpers ist einerseits vollkommene Gewähr
dafür gegeben, daß er die ihm zugewiesene Stelle nicht verlassen und daß er sich
auch nicht verklemmen kann. Andererseits ermöglicht die beschriebene Ausbildung
der Rolleneinbettung
die Übertragung von sehr hohen Drehmomenten
und vor allem Drehschläge, die bisher nur von Kupplungen mit festen Zahnflanken
geleistet werden konnten, wobei jedoch eine ganz erheblich schnelle Ab-
nutzung
in Kauf genommen werden mußte.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an einem
Schrauber schematisch dargestellt.
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Abb. i stellt einen Schrauber mit Pistolengriff dar, dessen vorderer
Teil, in dem der Erfindungsgegenstand eingebaut ist, geschnitten ist. Die Abb. 2
bis 8 stellen Einzelteile des Erfindungsgegenstandes dar, während Abb.
9 schaubildlich die für den Erfindungsgegenstand wesentlichen Teile in zusammengebautem
Zustand wiedergibt.
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Das Motorengehäuse i besitzt einen Pistolengriff ia, in den das Kabel
ib eingeführt ist. Der Schalter ist mit ic bezeichnet. An das Motorengehäuse i ist
ein Gehäusestutzen2 mittels Schrauben3 angeschraubt, der das Übersetzungsgetriebe
umschließt. An dem vorderen Ende dieses Stutzens -, ist ein Verlängerungsstutzen4
angesetzt, und zwar in der Weise, daß er auf eine Büchse 5 aufgeschraubt
ist, die ihrerseits in den Gehäusestutz7en:2 eingeschoben und dort durch den Stift6
gehalten ist.
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In der Buchse 5 ist eine zweite Buchse 7
drehbar gelagert
und gegen Axialverschiebung einerseits durch den Sprengring8 und andererseits durch
das Spurkugellager 9 gesichert. Das Zahnrad io des Getriebes ist mit der
Spindel ii fest verbunden. Diese Spindel ist in der Buchse7 dreh- und längs verschiebbar.
In die Ausnehmung joa des Zahnrades io ist eine Lagerplatte 12 eingelassen und dort
mittels Nieten 13 befestigt. Diese Platte besitzt einen inneren und einen äußeren
kragenförmigen Bund 1211 und j2b. Außerdem sind drei radial verlaufende kreisförmige
Ausnehmungen vorgesehen, die im äußeren Kragen 12b als Bohrungen I:2d, in
der Platte selbst als Nuten 12e mit halbkreisförmigem Querschnitt und im inneren
Kragen 12a als Bohrungen i:2c erscheinen. In diese Ausnehmungen sind die Rollen
14 eingeschoben und durch die übergeschobene Hülse i4#a gegen radiales Austreten
gesichert. Durch eine Axialbohrung , , b in der Spindel i i tritt
Getriebefett ein und wird durch von dieser Axialbohrung Ilb ausgehende Radialbohrungen
iie unter dem Einfluß der Fliehkraft in schraubenförmig am Spindelumfang verlaufende
Schmiernuten iid ausgedrückt, Die getriebeseitige Stirnfläche der Buchse
7 weist sektorähnliche Vertiefungen ;7a auf. In diese Vertiefungen treten
die Rollen 14 im eingek,uppelten Zustand ein, wobei der Kragen 2b
das Ende
der Buchse 7 überfängt. Im Innern der Buchse 7 sind zwei Schraubenfedern
15a und j5b untergebracht, die einerseits am Boden der Buchse 7 anliegen
und anderer--,seits gegen das in der Buchse 7 und auf der .,zS# ndel i i
verschiebbare Kugellager 16 drücken. Das Kugellager stützt sich seinerseits über
die Buchseig gegen die Mutter :2o ab. Die Buchse ig ist auf der Spindel ii axial
verschiebbar und durch den in die Längsnuten 18 der Spindel i i und der Buchse
ig eingeschobenen Stift 17 undrehbar gelialten. Die Mutter ?-o ist auf das mit Gewinde
versehene Ende ja der Spindel ii aufgeschraubt.
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Die dem Werkzeug zugekehrte Stirnseite der Buchse7 weist Klauen7
b auf, die in die Klauen.2ia in der Stirnseite einer im Ansatzstutzen4 drehbar
gelagertenBuchse:2i eingreifen. Im Hohlraum:2ib dieser Buchse 21 ist eine Druckfeder:22
untergebracht, die einen Bolzen 2,3 gegen das Ende i ja der Spindel i i drückt.
Dadurch wird die Klauenb kupplung 7 , :2ia bei unbelastetem Werkzeug außer
Eingriff gehalten.
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Das vordere Ende der Buchse 2 1 weist eine sechskantige Öffnung 2ic
auf, die zum Einstecken eines sechskantigen Einsteckendes des Schraubenziehers dient.
Durch eine kadialbohrung 2 1 d in der Buchse 2 1 tritt eine Kugel24 in diese
sechskantige Öffnung2ic ein, um in eine Rundnut im Einsteckende des nicht gezeichneten
Schraubenziehers einzugreifen. Die Kugel wird in der gezeichneten Lage durch den
Innenbund 25a der um das Vorderende der Buchse 21 gelegten Buchse 25 gehalten.
Die Buchse 25 ist auf der Buchse 2 1 gegen den Druck einer Feder
26 län-s verschiebbar. Um den Schraubenzieher aus der Einstecköffnung herausziehen
zu können, muß der Kugel 24 Gelegenheit gegeben werden, in die öffnung 2id zurückzutreten.
Dies erfolgt dadurch, daß die Buchse 25 gegen den Druck der Feder
26 in Richtung auf den Antrieb zu auf der Buchse 21 verschoben wird.
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Die Wirkungsweise der neuen Kupplung ist folgende: Bei unbelastetem,
d. h. frei laufendem Werkzeug laufen die folgenden Teile mit dem Zahnrad
io um: Die Spindel ii, die Platte 12, die Rollen 14, die Buchse 7
mit ihren
Aussparungen 7a, die Federn 15a, ,5 b, das Lager 16, die Buchse ig und die
Mutter 2o.
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Wird der Schraubenzieher zum Anziehen einer Schraube auf deren Kopf
aufgesetzt, so kuppelt sich unter dem Gewicht des Gerätes oder dem vom Arbeiter
ausgeübten Anpressungsdruck die Kupplung 7 b, 21a ein. Es nehmen
dann bis zum Aufsitzen des Kopfes auf dem Werkstück noch die folgenden Teile
an
der Drehung teil: Die durch die Klauen 7b, :2,a mitgenommene Buchse:2i, die Buchse
25
mit den ihr zugeordneten Halteteilen 24 und 26 und schließlich das
nicht gezeichnete Werkzeug, nämlich die Schraubenzieherklinge.
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Wenn im Augenblick des Aufsitzens des Schraubenkopfes auf dem Werkstück
das Gegendrehmoment über den vorbesünunten Höchstbetrag ansteigt, wird die neue
Kupplung 1:2, 14, 7a und 7 wirksam. Unter Überwindung der Kraft der Federn
5" und i5# treten die Rollen 14 aus den ihnen zugeordneten Vertiefungen
7,1 der Gegenkupplungshälfte aus, indem sie sich über die Flanken 7c der
Ausnehmungen 711 abwälzen. Während des Abwälzens drehen sich die Rollen in den Ausnehmungen
i2e, 12d und i2e, Die Flanken 7c haben zur Erleichterung der Abwälzbewegung
eine in Abb. 8 vergrößert dargestellte Form. Sie entspricht ein#ni Kreisbogen
vom kollenhalbmesser R, der in eine Ge.rade übergeht, die um einen geringen Winkel
a von der Senkrechten abweicht. Der Übergang von dieser Geraden zur Waagerechten
ist durch einen kleinen Radius r gebrochen. Beim Austreten aus den Ausnehmungen
711 heben die Rollen 14 das Zahnrad io, die Spindel ii, die Mutter:2o, die Buchse
ig und das Lager 16 an und drücken die Federn 5a und 15b zusammen. Während
der nun folgenden Ratschbe,%#,egungen (die Rollen treten in die nächste Vertiefung
7"
ein, aus ihr wieder aus und in die nächste wieder ein usf.) machen die
Spindel 12 und die mit ihr verbundenen eben aufgezählten Teile eine ständige Aufundabbe-v#regung
und, mit Ausnahme des an, den Federn i5a und 15 b anliegenden Teiles
des Lagers 16, auch eine Drehbewegung. Alle übrigen oben als dreh,bar beschriebenen
Teile bleiben während der Ratschbewegung stehen, bis das Werkzeug von der Schraube
abgezogen wird.
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Die Mutter :2o rastet mit nicht gezeichneten Vorsprüngen in entsprechende
Vertiefungen der Buchse ig ein. Dies dient zur Sicherung der Mütter20 gegen Lösung.
Durch Anziehen der Mutter 2o kann die Buchse ig in Achsrichtung verschoben und damit
die Vorspannung der Federn 15 geändert werden. Von der Einstellung dieser Vorspannung
hängt dann die Größe des Drehnlornentes ab, das von der Kupplung 12, 14,
7 a noch übertragen werden kann.
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Die Verwirklichung des Erfindungsgedankens ist auch in anderer Art
als in der im Ausführungsbeispiel dargestellten möglich. So können z. B. die Rollenachsen
auch parallel zurWerkzeugdrehachse angeordnet werden, wobei dann 'die Ausweichbewegung
der Rollen in radialer Richtung erfolgen müßte. Bei dieser Ausweichbewegung ist
es natürlich erforderlich, daß die Rollen einzeln federnd ausweichen und nicht der
ganze, alle Rollen tragende Kupplungsteil. Auch jede andere zwischen diesen Grenzfällen
liegende kollenanordnung ist denkbar.
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Die im Ausführungsbeispiel beschriebene Verwendung zylindrischer Rollen
gestattet nur während eines einzigen Augenblickes der Abwälzbewegung, daß die Rollen
mit ihrer ganzen Länge an den Flanken 7c der Aussparungen 7a anliegen, und zwar
aus folgendern Grunde: Sind die Oberkan-ten der Anlageflanken 7c und die Rollenmittelachse
beide radial gerichtet, so kann eine Berührung zwischen Rolle und Flanke längs
t> el einer Linie nur in dem Augenblick stattfinden, - wenn die Rollenachst
oder die wie diese durch den Schwenkmittelpunkt gehende unterste Rollenmantellinie
mit der Flankenoberkante zusammenfällt. Das findet jeweils nur in dem Augenblick
statt, in dem die Rolle beim Ausweichen ihren höchsten Punkt erreicht hat, also
am Ende der Ausweichbewegung. Ordnet man die Rolle radial und die Flanke7c so an,
daß die Verlängerung ihrer Oberkante im Abstand des Rollenhalbmessers am Schwenkmittelpunkt
vorbeigeht, so kommt die Rolle jeweils nur zu Beginn der Ausweichbewegung mit ihrer
vollen Länge und infolge der gewählten Flankenausbildung mit fast einem Viertel
ihrer Mantelfläche an diese Flanke 7c anzuliegen. Bei Beendigung der Ausweichbewegung
trifft dies infolge der eingetretenen Winkeländerung zwischen Rolle und Flanke nicht
mehr zu. Es hat sich nun gezeigt, daß der für die Schlagwirkung der Kupplung günstigste
Augenblick für das Anliegen der Rolle mit ihrer ganzen Länge an der Flanke 7c der
Beginn der Ausweichbewegung ist.
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Der besondere Vorteil der im Ausführungsbeispiel beschriebenen Anordnung
der Lagerplatte 12 in der Seitenfläche eines Getrieberades liegt darin, daß dabei
nicht nur eine besondere Kupplungshälfte erspart, sondern auch erreicht wird, daß
die Kupplung dem Getriebefett leicht zugänglich ist und damit die Wartung der Kupplung
mit der des Getriebes zusammen erfolgen kann.
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Da zwischen der Abwälzgeschwindigkeit am inneren und am äußeren Ende
der radial angeordneten Rollen 14 Unterschiede bestehen, die bei größerer Rollenlänge
erheblich anwachsen, ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung bei großen etforderlichen
Auflageflächen, d. h. bei großer Rollenlänge, eine Unterteilung der Rolle
in mehrere dann mit verschiedener Geschwindigkeit sich abwälzende Einzelrollen,
die in radialer Richtung hintereinanderliegen, vorgesehen.
3.
Werkzeuginaschine nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanken
des Gegenkupplungsteiles (7) ars Begrenzungsflächen (79 von Vertiefungen
ausgebildet sind, deren Grundfläche (711) in Umfangrichtung eine solche Länge aufweist,
daß die in diese Vertiefungen einrastenden Rollen (14) bis zum Erreichen der Gegenflanke
(7c) noch auf dieser Grundfläche (7a) entlang laufen müssen.
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4. Werkzeugmaschine nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Gegenflanken (7c), an welche die Rollen (14) am Schluß der Einrastbewegung
anzuliegen kommen, nach einem dem Rollenhalbmesser (R) entsprechenden Radius gekrümmt
sind und dieKrümmung in eine um ein Geringes gegen die Kupplungsdrehachse geneigte
Ebene übergeht, deren Stoßkante mit der Stirnfläche des Gegenkupplungsteils durch
einen kleinen Radius (r) gebrochen ist.
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5. Werkzeugmaschine nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß eine der Kupplungshälften an der dem Werkzeug zugekehrten Seitenfläche des mit
der angetriebenen Welle (ii) verbundenen Getrieberades (io) angeordnet und zu einer
Baueinheit vereinigt ist.
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- 6. Werkzeugmaschine nach Anspruch i bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß in Richtung derRollenachsen jeweilsinehrere Rollen hintereinander
im Kupplungsteil eingebettet sind.