DE2346809A1

DE2346809A1 - Vorrichtung zur herstellung von innengewinden

Info

Publication number: DE2346809A1
Application number: DE19732346809
Authority: DE
Inventors: Karl Burgsmueller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-09-18
Filing date: 1973-09-18
Publication date: 1975-04-03
Also published as: DE2346809C3; DE2346809B2

Description

Patentanwalt Dipl.-lng. Werner Gramm

Ing. Karl Burgsmüller 33 Braunschweig, den 17.Sept. 1973

T5c;n νν-Ω-ί^τ,^Ων, Theodor-Heuss-Straße 1

Telefon: 0531-80079

Haus Hainberg

"Vorrichtung zur Herstellung Anwaltsakte 3416 Pt.

von Innengewinden"

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Innengewinden, insbesondere in Teilfugenlöchern.

Teilfugenlöcher sind Sacklöcher und kommen z.B. an Reaktorgehäuse-, Turbinengehäusehalften oder dergleichen vor. Bisher ist es üblich, die Innengewinde von 60 bis 130 mm 0 bei Steigungen von 6 bis 9 mm in diese Teilfugenlöcher mit teuren Gewindebohrersätzen bei außerordentlich vorsichtigen Schnittgeschwindigkeiten zu erstellen. Wegen der ungünstigen Spanablaufbedingungen gehen die Gewindebohrersätze häufig zu Bruch.

Die Herstellung derartiger Innengewinde wird außerdem dadurch verteuert, daß wegen des Gewindebohreranschnitts im Bohrlochgrund eine Hinterkammerung vorgesehen werden muß, die obendrein das Werkstück schwächt.

Schließlich hat es sich als ein außerordentliches Risiko erwiesen, mit herkömmlichen Ausleger-Bohrmaschinen das Gewinde in die außerordentlich teuren Stahlgehäuse einzubringen, da das mit Gewinde-

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bohrersätzen eingebrachte Gewinde oft in den Kernbohrungen außermittig oder gar schräg zur Lochachse zu stehen kommt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu entwickeln, mit der sich Innengewinde einfacher, sicherer und preiswerter herstellen lassen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch folgende Merkmale gelöst:

a) Eine angetriebene lotrechte Spindel, deren freies unteres, zum Eintauchen in das zu bearbeitende Bohrloch bestimmte Ende mit zumindest einem seitlich vorstehenden Wirbelstahl bestückt ist;

b) eine Verstellvorrichtung zum Verschwenken der Spindel um wenige Grad aus der Lotrechten;

c) eine Vorschubeinrichtung für den der gewünschten Gewindesteigung entsprechenden Vorschub der Spindel;

d) eine untere Standplatte, mit der die Vorrichtung auf dem zu bearbeitenden Werkstück aufliegt.

Es handelt sich also um eine freibewegliche Vorrichtung, die von einem Kran oder dergleichen so auf dem zu bearbeitenden Werkstück abgesetzt wird, daß die lotrecht stehende und zunächst über die untere Standplatte hinaufgefahrene Wirbelspindel mit ihrem freien Ende in das vorzubereitende Bohrloch einzutauchen vermag, ohne die Wand des Bohrloches zu berühren. Der jeweils an die Wirbelspindel angeflanschte Wirbeldorn entsprechend dem gerade notwendigen Durchmesser geht somit zunächst zentrisch in die Tiefe des vorgebohrten

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Gewindeloches, ohne dabei zu spänen. Anschließend wird die Spindel über die Verstellvorrichtung um einige Grad aus der Lotrechten allmählich in die Spurtiefe des Gewindes verschwenkt. Über die Vorschubeinrichtung wird die rotierende Spindel und damit der Wirbeldorn anschließend entsprechend der gewünschten Gewindesteigung kontinuierlich angehoben, so daß das Gewinde von unten nach oben gewirbelt wird. Durch die Herstellung des Gewindes beginnend von der Sacklochtiefe nach oben steht für die Späne ein immer größer werdender Raum zur Verfügung, so daß die Beanspruchung der empfindlichen Werkbelstähle wesentlich reduziert werden kann. Vorteilhaft ist weiterhin, daß die Hinterkaramerung der Bohrlöcher entfallen kann. Schließlich braucht das unter Umständen außerordentlich schwere Werkstück nicht mehr bewegt bzw. ausgerichtet zu werden, da die Bohrvorrichtung an beliebiger Stelle auf die Planfläche des Werkstücks aufgesetzt werden kann.

In einer zweckmäßigen Ausführungsform weist die Verstellvorrichtung zum Verschwenken der Spindel einen Verstellring auf, der mit einer zentrischen Lagerung für die in ihm geführte Spindel ausgestattet, mit seiner nach innen gewölbten Unterseite auf einer Bogenführung gelagert, auf dieser in einer Verschiebenut geführt und über einen Verstellantrieb gegenüber der Bogenführung verschiebbar ist.

Die Verschiebenut kann im Querschnitt schwalbenschwanzförmig ausgebildet sein. Der Verstellring ist somit zwar drehfest mit der Bogenführung verbunden, kann auf dieser jedoch in einer bestimmten Ebene verschoben werden. Da die Spindel in dem Verstellring spielfrei gelagert ist, wird bei einem Verschieben des Verstellringes gegenüber der Bogenführung die Spindel aus der Lotrechten herausgekippt .

Es ist vorteilhaft, wenn Verstellantrieb und Vorschubeinrichtung aus einer lotrecht gelagerten und um ihre Mittelachse über einen

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Motor drehbaren Steuertrommel bestehen, die eine bezogen auf ihre Mittelachse exzentrische Steuernut aufweist, in die ein Mitnehmer des Verstellringes eingreift.

Durch ein Drehen der Steuertrommel um etwa 90° erfolgt eine entsprechende Verschiebung des in die exzentrische Steuernut eingreifenden Mitnehmers und damit des Verstellringes. Im Ende der Steuernut kann zur Justierung ein verstellbarer Anschlag vorgesehen sein.

Der Motor für den Verstellantrieb und die Vorschubeinrichtung treibt zweckmäßig eine im Steigungswinkel geneigte Globoidschnecke an, die in eine lotrechte Außenverzahnung der Steuertrommel eingreift.

Es ist vorteilhaft, wenn die Bogenführung den Abschnitt eines Zylindermantels bildet, dessen Mittelpunkt mit dem Drehzentrum eines Pendelrollenlagers zusammenfällt, in dem die Spindel gelagert ist.

Eine die Steigung des zu wirbelnden Gewindes festlegende Einrichtung besteht zweckmäßig aus einem die Spindel umschließenden und über die Steuertrommel angetriebenen Buchse mit einem Außengewinde, auf das ein Gewindering aufgeschraubt ist, der in einem stationären Gehäuse der Vorrichtung drehbar, aber hinsichtlich seiner Höhenlage stationär gelagert ist.

Diese Einrichtung bestimmt somit durch die Steigung des Außengewindes der Buchse zugleich die Steigung des zu wirbelnden Gewindes. Um bei Herstellung eines Gewindes mit anderer Steigung ein umständliches Austauschen der Buchse zu vermeiden, ist zweckmäßig eine Vorrichtung zur Veränderung der Steigung des zu wirbelnden Gewindes vorgesehen, bestehend aus einem über einen Antrieb beaufschlagten und mit Wechselrädern für verschiedene Gewindesteigungen bestückten Getriebe, das eine Schnecke antreibt, die in den auf seinem

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äußeren Umfang als Schneckenrad ausgebildeten Gewindering eingreift.

Dabei kann der Antrieb des Getriebes von dem gleichen Motor erfolgen, der auch die Steuertrommel antreibt. Entspricht die Steigung des zu wirbelnden Gewindes derjenigen der Gewindebuchse ·, dann steht die den Gewindering beaufschlagende Schnecke still. Die demgegenüber kontinuierlich angetriebene Schnecke für die Steuertrommel dreht letztlich auch die Gewindebuchse, die sich daher innerhalb des Gewinderinges nach oben oder unten dreht. Soll die Steigung des zu wirbelnden Gewindes verändert werden, dann wird der Drehbewegung der Gewindebuchse eine Drehbewegung des Gewinderinges überlagert.

Da die Drehachse der Spindel bzw. des Spindeldorns beim Wirbeln des Gewindes außerhalb der Bohrlochmitte liegt, um diese also einen Kreis bzw. eine Planetenbahn beschreibt, handelt es sich bei der neuen Vorrichtung um ein Planetenwirbeln.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der konstruktiven Beschreibung.

In der Zeichnung ist eine als Beispiel dienende Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zur Herstellung von Innengewinden und

Fig. 2 in Draufsicht eine in Fig. 1 im Mittelschnitt dargestellte Steuerscheibe.

Danach besteht die dargestellte Vorrichtung aus einem Gehäuse 1, das an seinem oberen Ende mit einer Aufhängevorrichtung 2 versehen und mit seinem unteren, kreisförmig ausgebildeten Ende in eine entsprechende Ausnehmung einer Standplatte 3 eingesetzt ist, die als separate Zentrierscheibe ausgebildet ist_f Die Standplatte

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weist eine Bohrung 4 zum Durchtritt einer Spindel 5 auf und liegt auf einem Werkstück 6 plan auf.

Der Drehantrieb für die Spindel 5 besteht aus einem am Gehäuse 1 befestigten elektrischen Motor 7, der über Keilriemenscheiben 8,9 eine Kardanwelle 10 antreibt. Letztere ist durch eine auf eine Keilwelle 11 gesteckte Keilnabe 12 längenveränderlich ausgebildet. Die Kardanwelle 10 treibt die Spindel 5 an, die an ihrem unteren Ende einen austauschbaren Wirbeldorn 5a trägt, der mit einigen seitlich vorstehenden Wirbelstählen 13 bestückt ist.

Das Gehäuse 1 umschließt eine Gewindebuchse 14, die mit einem Pendelrollenlager 15 bestückt ist, in dem die Spindel 5 gegenüber der Lotrechten verschwenkbar gelagert ist. Im oberen Teil der Gewindebuchse 14 ist eine die Kardanwelle 10 zentrisch umschließende Bogenführung 16 vorgesehen, die eine mittige Verschiebenut 17 mit schwalbenschwanzförmigen Querschnitt aufweist. Auf der Bogenführung 16 ist mit seiner nach innen gewölbten Unterseite ein Verstellring 18 geführt, der in die Verschiebenut 17 eingreift und somit drehfest mit der Bogenführung 16 verbunden ist.

Die in ihrem oberen Teil als hohles Schwungrad ausgebildete Spindel 5 ist in dem Verstellring 18 durch ein zwischengeschaltetes Nadellager 19 drehbar gelagert. Jeder Wirbelstahl 13 ist gegenüber der Horizontalen etwa um einen Winkelbetrag/.nach unten geneigt, um den auch die Spindel 5 gegenüber der Lotrechten verschwenkbar ist durch Verschiebung des Verstellringes 18 auf der Bogenführung 16.

Oberhalb der Gewindebuchse 14 und auf dieser aufliegend ist eine lotrecht gelagerte und um ihre Mittexachse 20 drehbare Steuer-

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trommel 21 vorgesehen, die eine exzentrische Steuernut 22 aufweist (siehe Fig. 2). In letztere greift über eine Kugel 23 ein Mitnehmer 24 des darunterliegenden Verstellringes 18 ein Die Steuertrommel 21 ist auf ihrem Umfang mit einer lotrechten Außenverzahnung 25 versehen, in die eine im Steigungswinkel geneigte Globoidschnecke 26 als Drehantrieb eingreift. Mit der Unterseite der Steuertrommel 21 ist ein hinterschnittener Ring 27 verschraubt, der das obere Ende der Gewindebuchse 14 untergreift.

Die Gewindebuchse 14 ist mit einem Außengewinde 28 versehen, auf das ein Gewindering 29 geschraubt ist, der auf seinem äußeren, als Schneckenrad ausgebildeten Umfang von einer Schnecke 30 beaufschlagt wird. Der Gewindering 29 ist in dem Gehäuse 1 der Vorrichtung zwar drehbar, hinsichtlich seiner Höhenlage aber stationär gelagert. Die Schnecke 30 kann von einem Motor 31 über ein zwischengeschaltetes, mit Wechselrädern für verschiedene Gewindesteigungen ausgestatteten Getriebe 32 angetrieben werden. Über eine entsprechende, in der Zeichnung jedoch nicht dargestellte Getriebeschaltung ist es auch möglich, über den Motor 31 ebenfalls die Schnecke 26 anzutreiben.

An einem Ringflansch 33 der Steueri£ßS$ii 21 greift eine Anzeigevorrichtung 34 für die Hub- und Absenkbewegung der Spindel 5 an, mit deren Hilfe die Spindel 5 auf die vorgegebene Bohrlochtiefe gefahren wird.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende:

Zuerst wird die als Zentrierscheibe ausgebildete Standplatte 3 auf das Werkstück 6 gelegt und mit ihrer Bohrung 4 gegenüber einer mit eine_m Innengewinde zu versehenden Bohrung 35 ausgerichtet. Dies

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kann z.B. mit einem Zentrierbolzen oder dergleichen erfolgen. Nach Ausrichtung kann die Standplatte 3 z.B. mit Spannpratzen 36 gegen das Werkstück 6 gespannt werden. Dabei können die Spannpratzen z.B. in bereits fertiggestellte Löcher mit Innengewinde eingeschraubt werden. Bei Verwendung mehrerer Standplatten 3 können während der Bearbeitung einer Bohrung die anderen schon entsprechend für den Aufsatz der neuen Vorrichtung vorbereitet werden.

Anschließend wird von einem Kran oder dergleichen die Vorrichtung in eine entsprechende Ausnehmung der Standplatte 3 abgesenkt. Die Spindel 5 befindet sich hierbei in eingezogener lotrechter Stellung, so daß der Wirbeldorn 5a mit den Wirbelstählen 13 zunächst zentrisch in die Tiefe der vorgebohrten Gewindebohrung 35 eindringt ohne dabei zu spänen. Unter Beobachtung der Anzeigevorrichtung 34 wird die Spindel 5 auf die vorgesehene Lochtiefe gefahren, wobei der Motor 7 für den Drehantrieb der Spindel 5 bereits laufen kann. Nunmehr wird über den Motor 31 die Schnecke 26 angetrieben, die ihrerseits die Steuertrommel 21 verdreht, und zwar um etwa 90° . Der Drehsinn des Motors 31 wird bei diesem Vorgang gegenüber dem Drehsinn zur Erzielung der Vorschubbewegung der Spindel umgekehrt, über den Mitnehmer 24 erfolgt dadurch eine Verschiebung des Verstellringes 18 gegenüber der Bogenführung 16 und damit ein Kippen der Spindel 5 aus der Lotrechten um den Winkelige. Durch diesen Kippvorgang schwenken die Wirbelstähle 13 kontinuierlich in die Gewindespurtiefe und beginnen dann mit der Wirbelung des Innengewindes.

Die Steigung des herzustellenden Innengewindes ergibt sich aus der Steigung des Außengewindes 28 der Gewindebuchse 14, da letztere über die während des Gewindewirbeins kontinuierlich angetriebene Schnecke 26 unter Zwischenschaltung der Steuertrommel 21, des Mitnehmers 24 , des Verstellringes 18 und der Verschiebenut 17 kontinuierlich gedreht wird. Die Gewindebuchse 14 wandert dadurch während des Gewindewirbeins in dem Gewindering 29 kontinuierlich nach oben.

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Soll ein Gewinde anderer Steigung hergestellt werden, wir düber den Motor 31, das mit Wechselrädern ausgestattete Getriebe 32 und die Schnecke 30 der Gewindering 29 gedreht, so daß sich dessen Drehbewegung mit der der Gewindebuchse 14 überlagert.

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Claims

AO Patentansprüche:

1.) Vorrichtung zur Herstellung von Innengewinden, insbesondere ve» in Teilfugenlöchern, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) Eine angetriebene lotrechte Spindel (5), deren freies unteres, zum Eintauchen in das zu bearbeitende Bohrloch (35) bestimmte Ende mit zumindest einem seitlich vorstehenden Wirbelstahl (13) bestückt ist;

b) eine Verstellvorrichtung zum Verschwenken der Spindel (5) um wenige Grad aus der Lotrechten;

c) eine Vorschubeinrichtung für den der gewünschten Gewindesteigung entsprechenden Vorschub der Spindel (5);

d) eine untere Standplatte (3), mit der die Vorrichtung auf dem zu bearbeitenden Werkstück (6) aufliegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellvorrichtung zum Verschwenken der Spindel (5) einen Verstellring (18) aufweist, der mit einer zentrischen Lagerung (19) für die in ihm geführte Spindel (5) ausgestattet, mit seiner nach innen gewölbten Unterseite auf einer Bogenführung (16) gelagert, auf dieser in einer Verschiebenut (17) geführt und über einen Verstellantrieb gegenüber der Bogenführung (16) verschiebbar ist.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet» daß Verstellantrieb und Vorschubeinrichtung aus einer lotrecht gelagerten und um Ihre Mittelachse (20) über einen Motor (31) drehbaren Steuertrommel (21) bestehen, die eine bezogen auf Ihre Mittelachse (20) exzentrische Steuernut (22) aufweist, in die ein Mitnehmer (24) des Verstellringes (18) eingreift.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mitnehmer (24) innerhalb der Steuernut (22) durch eine Kugel

(23) geführt ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (31) über den Verstellantrieb und die Vorschubeinrichtung eine im Steigungswinkel geneigte Globoidschnecke (26) antreibt, die in eine lotrechte Außenverzahnung (25) der Steuertrommel (21) eingreift.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bogenführung (16)· den Abschnitt eines Zylindermantels bildet, dessen Mittelpunkt mit dem Drehzentrum eines Pendelrollenlagers (15) zusammenfällt, in dem die Spindel (5) gelagert ist..

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine die Steigung des zu wirbelnden Gewindes festlegende Einrichtung, bestehend aus einer die Spindel (5) umschließenden und über die Steuertrommel (21) angetriebenen Buchse (14) mit einem Außengewinde (28), auf das ein Gewindering (29) geschraubt ist, der in einem stationären Gehäuse (1) der Vorrichtung drehbar, aber hinsichtlich seiner Höhenlage stationär gelagert ist.

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8. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Veränderung der Steigung des zu wirbelnden Gewindes, bestehend aus einem über einen Antrieb beaufschlagten und mit Wechselrädern für verschiedene Gewindesteigungen bestückten Getriebe (32), das eine Schnecke (30) antreibt, die in den auf seinem äußeren Umfang als Schneckenrad ausgebildeten Gewindering (29) eingreift.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehantrieb für die Spindel (5) über eine Kardanwelle (10) erfolgt, die eine auf eine Keilwelle (11) gesteckte Keilnabe (12) umfaßt.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Standplatte (3) der Vorrichtung als separate Zentrierscheibe ausgebildet ist.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine an der die Buchse (14) mit einem hinterschnittenen Ring (27) untergreifenden Steuertrommel (21) angreifende Anzeigevorrichtung (34) für die Hub- und Absenkbewegung der Spindel (5).

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Wirbelstahl (13) gegenüber der Horizontalen etwa um den Winkelbetrag (<tC) nach unten geneigt ist, um den die Spindel (5) gegenüber der Lotrechten verschwenkbar ist.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Teil der Spindel (5) als hohles Schwungrad ausgebildet ist.

DipJ-.flng. Werner Gramm

Patentanwalt

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