DE2353084A1

DE2353084A1 - Gewindeschneidvorrichtung

Info

Publication number: DE2353084A1
Application number: DE19732353084
Authority: DE
Inventors: Alf Anders Anselm Eriksson
Original assignee: Svenska Precisionsverktyg AB
Current assignee: Svenska Precisionsverktyg AB
Priority date: 1972-10-26
Filing date: 1973-10-23
Publication date: 1974-05-09
Also published as: FR2204479A1; FR2204479B1; US3884334A; JPS5752173B2; SE367775B; GB1449623A; DE2353084C2; JPS49133983A; CH566837A5

Description

Gewindeschneidvorrichtung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gewindeschneidvorrichtung mit einem antreibenden Teil, einem angetriebenen Teil und zwischen diesen Teilen angebrachten Kupplungs- oder Schaltelementen mit Mitnehmern, die sich^b'ei tlebertragung von Drehmoment zwischen den Teilen in Eingriff miteinander befinden, aber bei Ueberschreiten eines im voraus bestimmten Werts für dieses Moment durch axiale Verschiebung des einen Elementes
entgegen der Wirkung von Federgliedern aus der Eingriffslage austreten.

Nach Massgabe der Lehre z.B. der D-Ps 1 237 880 sind
ferner momentübertragende ·Sperrglieder in Ausnehmungen einesteils in dem letztgenannten Element, andernteils in einem
der Vorrichtungsteile vorgesehen, von denen die Ausnehmungen in dem Element eine Partie mit Erstreckung in der Umfangsrichtung' besitzt, sowie eine Führungsfläche für das Sperrglied mit Steigung in axialer Richtung aufweist. Hierbei steht das Element unter der Wirkung von Reibungsgliedern, die nach der Auskupplung das Element bremsen und die Sperrglieder aus der momentübertragenden Lage zwecks vollständigem Auseinanderbringen der Mitnehmer über die Führungsfläche aufwärts führen.

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Bei Gewindeschneiden,in Bodenlöchern wird hierdurch der Gewindebohrer praktisch ganz von dem Anteiebsmoment entlastet, sobald er den Boden des Loches erreicht hat. Die bekannte Ausführung gehört der nichtreversiblen Bauart an, d.h. die Umlaufrichtung des antreibenden Teils muss umgekehrt werden, damit der Gewindeschneidzapfen aus dem fertigen Gewinde in dem Werkstück zurückgeschraubt werden kann. Hierbei entstehen keine Schwierigkeiten bei Rücklauf des Sperrgliedes entlang der Führungsfläche, und vor allem kommen die Mitnehmer der Kupplungselemente stets wieder in richtigen Eingriff miteinander. Das von dem Reibungsgliedern ausgeübte Moment wirkt ja jetzt in entgegengesetzter Richtung, die also mit der Rückführrichtung des Sperrgliedes längs der Führungsflache zusammenfällt. .

Bei Gewindeschneidvorrichtungen mit eingebauter Reversierung liegen ganz andere Voraussetzungen deswegen vor, weil dei? antreibende Teil stets mit derselben Geschwindigkeit und in derselben Richtung umläuft.. Nach einer Auskupplung muss das mit der peripheriellen Führungsfläche für» den Sperrkörper ausgerüstete Kupplungselement auf höhere Geschwindigkeit beschleunigt werden, damit de? Sperrkörper diese Fläche verlässt und in die momentübertragende Lage zurückkehrt» Auch wenn das Kupplungselement durch zweckmässige Bestimmung der .Steigung der Führungsfläche ira Verhältnis zu der- auf das Element einwirkenden Federkraft normalerweise richtig wirkt, hat es sich doch herausgestellt, dass die als Nocken oder Vorsprünge mit schräggestellten Flächen ausgeführten Mitnehmer nach der Reversierung oft nicht in ihre Eingriffslage zurückkehren, sondern stattdessen auskuppeln, wenn der nächstfolgende Gewindeschneidvorgang eingeleitet wird.

Die Erfindung bezweckt die Lösung dieses Problem und gleichzeitig die Schaffung einer reversiblen Gewindeschneidvorrichtung mit wesentlich grösserer Leistungsfähigkeit

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bei unverändertem Verschleiss der Apparatteile als es bisher möglich gewesen ist. Dies gilt insbesondere für kleine Abmessungen der Gewindebohrer 5 wo die verfügbare Federkraft zur Rückführung des axial beweglichen Kupplungselements begrenzt ist. Die Erfindung ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, dass das andere Kupplungselement als zwei gleichmittig ange-

ordnete, zueinander begrenzt drehbare Elementteile ausgeformt ist, von denen der eine Elementteil mit den Reibungsgliedern zusammenarbeitet undcder andere mit den Mitnehmern ausgestattet ist, derart, dass nach Reversierung der Vorrichtung der letztgenannte Elementteil durch das von den Reibungsgliedern unter Mitwirkung des auf den erstgenannten Elementteil ausgeübten Reibungsmomentes zu grösserer Geschwindigkeit beschleunigt wird und damit sicherstellt, dass die Mitnehmer der beiden Kupplungselemente stets in die Kupplungslage zurückkehren.

Gemäss einer besonders zweckgeeigneten Ausf ührsangsform ist zwischen den beiden Elementteilen eine Feder vorgesehen, die unter der Einwirkung des von den Reibungsgliedern erzeugten Moments spannbar ist.

Die Erfindung soll nachstehend unter Bezugnahme auf eine in den anliegenden Zeichnungen beispielsweise gezeigte Ausführungsform näher beschrieben werden. Es zeigen:

F⁵Xg. 1 einen axialen Schnitt durch eine Gewindeschneidvorrichtung nach der Erfindung, und zwar nach der Linie I-I in der Fig. 2;

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II in der Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt längs der Umfangslinie III-III in der Fig. 1\

Fig. H und 5 Teile der Kupplungselemente und ein Sperrglied in zwei verschiedenen Betriebslagen, diese Figuren sind Seitenansichten in der Richtung der Pfeile IV-IV in der Fig. 1. ■

Ein mit 10 bezeichneter, kegelförmiger Antriebskopfteil, der zum Anschluss an die Antriebsspindel einer Werkzeugmaschine bestimmt ist, geht, wie aus der Fig. 1 ersichtlich in einen

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mit ihm fest verbundenen, hülsenförniigen Teil 12 mit grösserem Durchmesser über. Eine Antriebshülse 14 ist z.B. durch Verschraubung an den Antriebskopfteil 10 fest angeschlossen. Diese Hülse 14 hat eine Anzahl, beispielsweise, wie dargestellt, drei radiale Bohrungen 16 die zu je einem zugehörigen Sperrglied passen, das bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel die Form einer Kugel 18 hat, aber auch eine Rolle, ein Stift ~ oder ein ähnlichen rollbares Glied sein kann. Diese Kugeln sind einwärts an einer Hülse 20 geführt, die mittels eines Kranzes von Lagerkugeln 22 axial unverschiebbar, aber in der Umfangsrichtung leicht drehbar auf der Antriebshülse 14 gelagert ist. Die beiden Hülsen sind hierbei miteinander zugekehrten, den Kugeln angepassten Laufrinnen versehen.

Die Kugeln 18 werden teilweise aus dem Bohrungen 16 herausragend gehalten und stehen mit den herausragenden Partien jeweils in Eingriff mit einer zugehörigen Ausnehmung 24 in der Innenfläche eines Kupplungselements 26. Das Element 26 hat somit drei Ausnehmungen 24, je eine für die drei Kugeln 18. Das Kupplungselement 26 wßist auf seiner Unterseite eine Anzahl über den Umkreis verteilten Mitnehmer oder Nocken 28 auf, die zur Zusammenarbeit mit Mitnehmern oder Nocken 3 0 auf einem unteren Kupplungselement 3 2 vorgesehen sind. Wie am besten aus den Fig. 4 und 5 ersichtlich, hat jede Ausnehmung 24 zwei in Winkel zueinander verlaufende Partien, von denen die eine, mit 34 bezeichnete sich begrenzt in der Umfangsrichtung erstreckt und eine Führungsfläche 36 aufweist, die mit einer gewissen Steigung zu der Umdrehungsebene verläuft, während die andere, mit 38 bezeichnete Partie sich in axialer Richtung oder gegebenenfalls mit einer gewissen Neigung in dieser Richtung erstreckt. Wenn sich die Kugeln in der axialen Partie 3 8 der Ausnehmungen (Rinnen) befinden, wird das Antriebsmoment von der Hülse 14 zu den Kugeln 18 und von dort zu dem Kupplungselement 26 übertragen.

Das Kupplungselement 26 steht unter den axialen Druck von einer gewissen Azahl, im dargestellten Ausführungsbeispiel drei, Schraubenfedern 40, die sich in einer Haube 42 befinden

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welche Ihrerseits in ax5.aler Richtung ,gegenüber den Äntriebskopfteil 10 mittels dazwischen vorgesehener Gewinde 44 einstellbar ist. Hierbei wird jede Haube in der gewünschten Lage mittels einer oder mehrerer federbelasteteiv Kugeln 46 gehalten, die in über den Umkreis verteilte axiale Ausnehmungen 48 in einen mit dem Antriebskopfteil 10 bezüglich Umdrehung fest verbundenen Teil 50 einschnappen. Die Federn 40 drücken gegen einen ringförmigen Teller 52, der sich seinerseits auf eine Anzahl, beispielsweise drei, über den Umkreis gleichmässig verteilte Kugeln 54' abstützt. Diese Kugeln können sich ihrerseits gegen einen Ring 56 abstützen, der über eine Reihe kleinerer Kugeln 58 gegen das Kupplungselement 26 drückt. Der axiale Druck, mit dem die Mitnehmer 28 des Elements an den Mitnehmern oder Nocken 30 des unteren Kupplungselements 32 anliegen j wird somit durch grössere oder kleinere Zusammendrückung der Schraubenfedern 40 geregelt.

Das untere Kupplungselement 32 wird von den antreibenden Teil 12 mittels eines kombinierten Axial- und Radiallagers 60 so getragen, dass es gegenüber diesem Element leicht drehbar ist. Wenn sich die Nocken oder Zähne der Kupplungselemente 26, 3 2 in Eingriff miteinander befinden und ein Gewinde geschnitten wird, wird das Antriebsmoment auf das Kupplungselement 32 und von diesem auf eine Hülse 64 übertragen. In dieser Betriebslage sind die Elemente 32 und die Hülse 64 durch je einen Kranz von Kuppiungsnocken 62, 63 miteinander zusammengekuppelt. Von der Hülse 64 geht das Moment zu der angetriebenen, den Gewindesehneidzapfen tragenden Spindel 66 der Gewindeschneidvorrichtung. Die Momentüber- ' tragttng zwischen den Teilen 64, 66 erfolgt mit Hilfe von Kugeln 68, die axial beweglich in einander zugekehrte Rinnen 70, 7 2 In den beiden Teilen eingelegt sind. In der zweitgenannten Rinne sind in bekannter Weise Rückführfedern 74 untergebracht. Die angetriebene Spindel 66 wird von einem zentralen Bolzen 7 6 geführt, der seinerseits an dem antreibenden Teil 10 befestigt und von einer Schraubenfeder 7 8 umgeben ist. Diese Feder ist bestrebt, die angetriebene Spindel in

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die gezeigte Axiallage zurückzuführen, wenn entweder die Spindel oder der Teil 10 in Richtung voneinander geführt wird.

Gemäss der Erfindung ist nun das Kupplungselement 32 so geteilt, dass es auch einen Elementteil 80 mit verhältnismässig kleinem Gewicht umfasst. Der Elementteil 8 0 hat einen Nabenteil 82, der zu einem Absatz am Element 32 passt, sowie einen hülsenförmigen Teil 84, der sich über das Kupplungselement 26 erstreckt. Letzteres hat einen Anzahl radialer Bohrungen 86, die in Richtung nach aussen mittels Federn 88 betätigte Zapfen 90 aufnehmen. Diese Zapfen stossen gegen die Innenseite der Hülse 84 und wirken als Reibungsglieder. Die Elementteile 32, 80 sind gemäss der Erfindung in der Umfangsrichtung zueinander begrenzt beweglich. Dies wird bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel durch eine Drahtfeder 92 bewirkt, die sich über den grösseren Teil des Umkreises in dem freien Raum unterhalb des Elementteiles 80 erstreckt und mit ihrem einen, axial abgewinkelten Ende 94 in den Elementteil 80 und mit ihrem anderen Ende 96 in das Kupplungselement 32 eintritt. Dieses Ende ist hierbei in begrenztem Umfange dadurch peripheriell frei beweglich, dass der Elementteil 80 z.B. eine kreisförmige Bohrung 98 mit wesentlich grösserem Durchmesser als dem der Drahtfeder aufweist.

Bei Vorwärtsantrieb der Vorrichtung wird, wie bereits oben erwähnt, das Antriebsmoment von dem Antriebskopfteil 10 über die Hülse 14, die Kugeln 18, das Kupplungselement 26, · die Mitnehmer oder Zähne 28, 30, das Kupplungselement 3 2, die Kupplung 62, 63, die Hülse 64 und die Kugeln 68 auf die angetriebene Spindel 66 übertragen. Auf diese Spindel sitzt der Gewindeschneidzapfen. Wenn der Zapfen den Boden erreicht hat, bleibt die Spindel 66 und bleiben damit die Kupplungselemente 32, 80 stehen, während das Kupplungselement 26 entgegen des von den Federn 4 0 ausgeübten Druckes dadurch aufwärts gezwungen wird, dass die Mitnehmer oder Nocken 28, 30 auseinander geführt werden. Hierbei haben die Nocken 28 eine

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Kantenpartie 100 mit verhältnismässig starker Steigung, die dieselbe Grössenordnung aufweisen kann, wie die Steigung der ganzen Kantenpartie 101 der unteren Nocken 30. Diese Partien befinden sich in Eingriff miteinander, wenn das Antriebsmoment so überführt wird, wie aus der Fig. 4 ersichtlich ist. Danach folgt eine flachere Partie 102 der Nocken 28, welche jedoch weiterhin eine verhältnismässig grosse Steigung gegenüber der Umlaufebene hat. Die Nocken oder Mitnehmer 30 haben, von der Seite gesehen, Dreieicksform. Wenn das Kupplungselement 3 2 stehengeblieben ist, setzt das Element 26 seine Bewegung in der Umlaufrichtung 104 fort und die Nocken oder Mitnehmer 28 gleiten mit ihren Partien 102 auf die Kämme der Nocken oder Mitnehmer 30 hinauf. Gleichzeitig kommen die Kugeln 18 , die ja in axialer Richtung von den Bohrungen 16 in der Antriebshülse 14 fixiert sind, auf dieselbe Höhe wie die flacheren peripheriellen Rinnenteile 34, auf deren geneigten Steuerflächen 36 sie aufwärts rollen und dadurch die Nocken oder Mitnehmer 28, 30 völlig voneinander trennen. Da der Kupplungsteil 26 weiterhin umläuft, erzeugt die von den Zapfen 90 auf die Hülse 84 einwirkende Reibung ein Moment, das zur Folge hat, dass sich der Elementteil 80 in der Umfangsrichtung gegenüber dem Elementteil 32 unter Anspannung der Feder 92 verschiebt. Die hierdurch hervorgebrachte Relativbewegung zwischen den beiden Teilen 80, 32 wird durch den Durchmesser des Loches 98 in dem Elementteil 80 begrenzt. .

Nachdem der Gewindeschneidzapfen und die Spindel 66 nach der Vollendung des Gewindeschnittes in einem Loch stehengeblieben sind, wird die Gewindeschneidvorrichtung reversiert. Hierfür ist sie in an sich bekannter Weise mit einem zweck·¹-mässig zweigeteilten Ring 10.6 versehen, der bezüglich Umlauf an den antreibenden Teil 12 fest angeschlossen ist. Zwischen diesem geteilten Ring und einem inneren Ring 108 ist ein Kranz von Kugeln 110 vorgesehen, der in Bezug auf Umlauf mittels eines Kugelhalters 112 und eines an diesen angeschlossenen Arm 114 unbeweglich gehalten ist. Der zweigeteilte Ring wird

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axial mittels einer Vorrichtung 116 gespannt. Diese Glieder sind an sich z.B. durch die Dt-Ps 1 295 97 2 bekannt. Während der antreibende Teil 12 unveränderte Drehrichtung hat, laufen der Ring 108 und ein Kupplungselement 118 in entgegengesetzter Richtung um, wobei sie die Spindel 66 in diesem entgegengesetzt gerichteten Umlauf mitnehmen. Um diese Betriebslage zu erhalten, wird die Vorrichtung gegenüber dem festsitzenen Spindelzapfen 66 und der Hülse 61 hochgehoben, wodurch die Verbindung über die Kupplung 62, 63 für direkten Antrieb unterbrochen und stattdessen das zu der Reversiereinrichtung gehörende Kupplungselement 118 mit den Nocken 6 2 der Hülse 64 und damit mit der Schneidzapfenspindel 66 verbunden wird. Der Gewindeschneidzapfen wird also in dem Gewinde nach oben geführt, so dass er das mit Gewinde versehene Loch verlässt.

Mit der Abschaltung des Kupplungselementes 32 vom direkten Antrieb des Gewindeschneidzapfen über die Kupplung 62, 63 kann das Kupplungselement 62 in die Eingriffslage zurückkehren. Die Rückführung erfolgt in zwei Stufen. In der ersten Stufe rollen die Kugeln 18 längs der Führungsflächen 36 zurück. Die Nocken 30 des Elements 26 nähern sich den Nocken des Elements 32, und sie greifen wieder ineinander ein, sobald die Kugeln die axiale Rinne 38 erreicht haben. Diese erste Stufe wird durch die Steigung der Führungsfläche 3 6 und den von den Federn 40 ausgeübten axialen Druck ermöglicht. Die peripherielle Kraft, die das Kupplungselement 26 gegenüber dem antreibenden Teil 14 beschleunigt, wird von dem Steigungswinkel und der Federkraft bestimmt.

Wenn sich die Nocken in dem Augenblick, wo sie ihren Eingriff ineinander beginnen, sich mit den Spitzen des einen Nockenkreises gegenüber den Lücken zwischen den Zähnen des anderen Nockenkreises befinden, wie es in der Fig. 4 veranschaulicht ist, kann der erneute Eingriff und damit die Wiedereinkupplung sogleich vor sich gehen. Falls die Nocken 28 des oberen Elementes 26 auf die Nocken 30 des unteren Elements

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an deren vorderen Seiten _s d.h. der jeweils in der Umlaufrichtung vorne liegenden Seite auftreffen, folgt ebenfalls eine Einkupplung in die Lage nach der Fig. U ohne Schwierigkeit, indem die oberen Nocken entlang den Vorderseiten der unteren Nocken abwärts rutschen. Wenn dagegen die oberen Nocken 28 auf die Kämme der unteren Nocken 3 0 auftreffen, wurde erneut eine Ausschaltung zwischen den Kupplungselementen 26, 32 eintreten, falls das Element 2-6 infolge seiner höheren Geschwindigkeit auf den unteren Nocken aufwärts gleiten könnte. Diesem wird gemäss der Erfindung dadurch vorgebeut, dass das untere Kupplungselement aus den zwei Elementteilen 2 2 und 80 besteht. Dem Teil 32 kann nämlich nun eine zusätzliche Beschleunigung erteilt werden, derart, dass er schneller als das Kupplungselement 26 umläuft, bis der richtigen Nockeneingriff erreicht worden ist. Dies hängt damit zusammen, dass das Element 32 gegenüber dem Element 80, das durch die Einwirkung der Reibungsglieder 90 dem Element 62 mit dessen Umlaufgeschwindigkeit zu folgen strebt, begrenzt beweglich ist. Die Wirkung macht sich dadurch besonders geltend, dass die Feder 92 gespannt wird, und nachdem das Element 32 nicht langer mit dem .Gewindeschneidzapfen verbunden ist, diesem Element einen Schlag nach vorwärts erteilt.

Die Feder 92 stellt auch sicher, dass die Kugeln 18 unter allen Umständen die Lage nach der Fig. 5 verlassen, sobald der direkte Antrieb aufhört. Wenn sich die Feder 92 entspannt und den Elementteil 8 0 in der Umlaufrichtung beschleunigt, .erhält somit das Element 2 6 einen Stoss nach vorwärts, derart, dass ein Zurückrollen der Kugeln längs den Führungsflächen.3 eingeleitet wird. Diese Anfangsbeschleunigung des Rollens der Kugeln nimmt nur einen Teil der in der Feder 92 gespeicherten Kraft in Anspruch.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die gezeigte Ausführungsform begrenzt, sondern lässt sich im weitesten Sinne innerhalb des Rahmens des ihr zugrundeliegenden Leitgedankens abwandeln. Das geteilte Kupplungselement 32, 8 0 kann auch auf dem antreibenden Teil der Kupplung vorgesehen sein.

~ , ~ ~ . *. ~ Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

• ( 1. ^Gewindeschneidvorrichtung mit einem antreibenden Teil

. einem angetriebenen Teil und zwischen diesen vorgesehenen Kupplungs- oder Schaltelementen . mit Mitnehmern . die sich bei Uebertragung von Drehmoment zwischen den Teilen in Eingriff miteinander befinden, aber bei Ueberschreiten eines im voraus bestimmten Wertes für dieses Moment durch axiale Verschiebung des einen Elements entgegen der Wirkung von Federgliedern aus der Eingriffslage austreten, wobei momentübertragende Sperrglieder in Ausnehmungen einesteils in dem letztgenannten Element

andernteils in einem ) der Teile vorgesehen sind, von denen die Ausnehmungen ', : in dem Element eine Partie mit Erstreckung in der Umfangsrichtung besitzt, sowie eine Führungsfläche für das Sperrglied mit Steigung in axialer Richtung aufweist und wobei das Element unter der Wirkung von Reibungsgliedern steht₉ die nach der Auskupplung das Element bremsen und die Sperrglieder aus der momentübertragenden Lage zwecks'völliger Trennung der Mitnehmer voneinander über die Führungsfläche aufwärts führen, dadurch gekennzeichnet, dass zwecks Benutzung dieser Einrichtung bei einer umkehrbaren Gewindeschneidvorrichtung, bei der der antreibende Teil (14) stets dieselbe Umlaufrichtung hat, das andere Kupplungselement (32) als zwei gleichmittig angeordnete, zueinander begrenzt drehbaren Elementteile (32 ₂ 80) ausgeformt ist, von denen der eine Elementteil (80) mit den Reibungsgliedern (90) zusammenarbeitet und der andere (32) mit den Mitnehmern (30) ausgestattet ist, derart, dass nach Reversierung der Vorrichtung der letztgenannte Elementteil (32) durch das von den Reibungsgliedern unter Mitwirkung des auf den ersten Elementteil (80) ausgeübten Reibungsmoments zu grösserer Gewehwindigkeit beschleunigt wird und damit sicherstellt, dass die Mitnehmer der beiden Kupplungselemente stets in die Kupplungslage zurückkehren.

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2. Gewindeschneid vorrichtung nach Anspruch 1, d ad u r ch gekennz e ic hnet, dass zwischen den beiden Elementteilen (32, 80) eine Feder (92) vorgesehen ist, die unter der Einwirkung des von den Reibungsgliedern (90) erzeugten Moments spannbar ist.

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