DE2353084C2 - Gewindebohrfutter - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gewindebohrfutter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs I.

Ein Gewindebohrfutter dieser Art is*, aus der DE-PS 37 880 bekannt. Diese 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 Sperrgüedes entlang der Führungsfläche, und vor allem kommen die Mitnehmer der Kupplungselemente stets wieder in richtigen Eingriff miteinander. Das von den Reibungsgüedern ausgeübte Moment wirkt ja jetzt in entgegengesetzter Rieht .ig, die mit der Rückführrichtung des Sperrgüedes längs der Führungsfläche zusammenfällt.

Bei Gewindebohrfuttern mit eingebauter Reversierung liegen jedoch ganz andere Voraussetzungen vor, weil der antreibende Teil stets mit derselben Geschwindigkeit und in derselben Richtung umläuft. Nach einer Auskupplung muß das mit der peripheren Führungfläche für das Sperrglied versehene Kupplungselement auf höhere Geschwindigkeit beschleunigt werden, damit das Sperrglied diese Fläche verläßt und in die momentübertragende Lage zurückkehrt. Auch wenn das Kupplungselement durch zweckmäßige Bestimmung der Steigung der Führungsfläche im 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.

ίο Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bei einem nichtreversiblen Gewindebohrfutter bekannte verschleißarme Bauart einer das zu übertragende Drehmoment begrenzenden Kupplung auf ein reversibles Gewindebohrfutter zu übertragen.

is Diese Aufgabe wird erfindungsgemäQ durch ein Gewindebohrfutter mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Lösung wird ein Gewindebohrfutter geschaffen, das eine besonders große Leistungsfähigkeit bei unverändertem Verschleiß der Teile besitzt. Dies gilt insbesondere für Gewindebohrfutter mit kleinen Abmessungen, bei denen die verfügbare Federkraft zur Rückführung des axial beweglichen Kupplungselementes begrenzt ist. Durch die erfindungsgemäße Zweiteilung des anderen Kupplungselementes wird sichergestellt, daß die Mitnehmer der beiden Kupplungs?lemente steti in die Kupplungslage zurückkehren.

Ergänzend zum Stand der Technik sei noch auf die CH-PS 3 61 461 verwiesen, in der ein reversibles Gewindebohrfutter beschrieben ist. Dieses Gewindebohrfutter weist jedoch eine Kugelkupplung auf, bei der bei hohen Umdrehungszahlen Schwierigkeiten beim Gewindeschneiden auftreten können, da die Kraft zum Wiedereinrücken begrenzt ist. Darüber hinaus sind derartige Kugelkupplungen kostspielig in der Herstellung, müssen häufig gewartet werden und we^:sen einen starken Verschleiß auf.
In Weiterbildung der Erfindung ist zwischen den beiden Teilen eine Feder vorgesehen, die unter der Einwirkung des von den Reibungsgliedern erzeugten Momentes spannbar ist.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf eine in der Zeichnung gezeigte Ausführungsform näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 einen axialen Schnitt durch ein Gewindebohrfutter nach Linie I-I in F i g. 2;
F i g. 2 einen Schnitt nach Linie H-II in F i g. 1; Fig. 3 einen Schnitt längs der Umfangsünie III-III in

5:1 Fig. 2;und

Fig.4 und 5 Teile der Kupplungselemente und ein Sperrglied in zwei verschiedenen Betriebslagen; diese Figuren sind Seitenansichten in Richtung der Pfeile IV-IVin Fig. 1.

Ein mit 10 bezeichneter, kegelförmiger Antriebskopfteil, der zum Anschluß an die Antriebsspindel einer Werkzeugmaschine bestimmt ist, geht, wie aus der F i g. 1 ersichtlich, in einen mit ihm fest verbundenen, hülsenförmigen 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 von radialen Bohrungen 16 (in der Zeichnung 3), 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 ähnliches rollbares Glied sein kann. Diese Kugeln sind einwärts an einer Hülse 20 geführt, die mittels eines Kranzes von Lagerkugeln 22

axial unverschiebbar, aber in Umfangsrichtung leicht drehbar auf der Antriebshülse 14 gelagert ist. Die beiden Hülsen sind hierbei mit einander zugekehrten, den Kugeln angepaßten Laufrinnen versehen.

Die Kugeln 18 werden teilweise aus den Bohrungen 16 herausragend gehalten und stehen mit den herausragenden Bereichen jeweils in Eingriff mit einer zugehörigen Ausnehmung 24 in der Innenfläche eines Kupplungselements 26. Das Element 26 hat somit drei Ausnehmungen 24, jt eine für die drei Kugeln 18. Das Kupp- to !ungselement 26 weist auf seiner Unterseite eine Anzahl von über den Umkreis verteilten Mitnehmern oder Nocken 28 auf. die zur Zusammenarbeit mit Mitnehmern oder Nocken 30 auf einem Teil 32 des unteren Kupplungselementes vorgesehen sind. Wie am besten aus den Fig.4 und 5 ersichtlich, hat jede Ausnehmung 24 zwei winklig zueinander verlaufende Abschnitte, von denen der eine, mit 34 bezeichnete sich begrenzt in Umfangsrichtung erstreckt und eine Führungsfläche 36 aufweist, die mit einer gewissen Steigung zu der Umdrehungsebene verläuft, während der andere, mit 38 bezeichnete Abschnitt sich in axialer Richtung oder gegebenenfalls mit einer gewissen Neigung in dieurr Richtung erstreckt. Wenn sich die Kugeln 18 im axialen Abschnitt 38 der Ausnehmungen (Rinnen) befinden, wird das Antriebsmoment von der Hülse 14 auf die Kugeln 18 und von dort auf das Kupplungselement 26 übertragen.

Das Kupplungselement 26 steht unter dem axialen Druck von einer gewissen Anzahl, im dargestellten Ausführungsbeispiel drei. Schraubenfedern 40. die sich in einer Haube 42 befinden, welche ihrerseits in axialer Richtung gegenüber dem Antriebskopfteil 10 mittels eines dazwischen vorgesehenen Gewindes 44 einstellbar ist. Hierbei wird die Haube in der gewünschten Lage mittels einer oder mehrerer federbelasteten Kugeln 46 gehalten, die in über den Umkreis verteilte axiale Ausnehmungen 48 eines mit dem A.ntriebskopftei! 10 drehfest verbundenen Teiles 50 einschnappen. Die Federn 40 drücken gegen einen ringförmigen Teller 52. der sich seinerseits auf eine Anzahl, beispielsweise drei, über den Umkreis gleicnmäßig verteilte Kugeln 54 abstützt. Diese Kugeln können sich ihrerseits auf einem 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 26 an den Mitnehmern 30 des Teils 32 des unteren Kupplungselements anliegen, wird somit durch eine größere oder kleinere Kompression der Schraubenfedern 40 geregelt.

Das untere Kupplungselement wird von dem antreibenden Teil 12 mittels eines kombinierten Axial- und Radiallagers 60 so gelagert, daß er gegenüber diesem Element leicht drehbar ist. Wenn sich die Mitnehmer oder Zähne Jer Teile 26, 32 in Eingriff miteinander befinden und ein Gewinde geschnitten wird, wird das Antriebsmoment auf den Teil 32 und von diesem auf eine Hülse 64 übertragen. In dieser Betriebslage sind der Teil 32 und die Hülse 64 durch je einen Kranz von Kupplungsnocken 62, 63 miteinander zusammengekuppelt. Von der Hülse 64 wird das Moment auf die angetriebene, den Gewindeschneidzapfen tragende Spindel 66 des Gewindebohrfutters übertragen. Die Momentübertragung zwischen den Teilen 64, 66 erfolgt mit Hilfe von Kugeln 68, die axial beweglich in einander zugekehrte Rinnen 70, 72 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 76 geführt, der seinerseits an dem antretenden Teil 10 befestigt und von einer Schraubenfeder 78 umgeben ist. Diese Feder ist bestrebt, die angetriebene Spindel in die gezeigte AxiaJlage zurückzuführen, wenn entweder die Spinde! oder der Teil 10 voneinander weg geführt werden.

Das andere bzw. untere Kupplungselement ist so unterteilt, daß es auch einen Teil 80 mit verhältnismäßig kleinem Gewicht umfaßt. Der Teil 80 hat einen Nabenteil 82. der zu einem Absatz am Teil 32 paßt, sowie einen hülsenförmigen Teil 84. der sich über das Kupplungselement 26 erstreckt. Letzteres hat eine Anzahl radialer Bohrungen 86. die in Richtung nach außen mittels Federn 88 betätigte Reibungsglieder (Zapfen) 90 aufnehmen. Diese Zapfen stoßen gegen die Innenseite der Hülse 84. Die Teile 32, 80 sind in der Umfangsrichtung zueinander begrenzt beweglich. Dies wird bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel durch eine Drahtfeder 92 erreicht, die sich über den größeren Teil des Umkreises in dem freien Raum unterhalb des Teiles 80 erstreckt und mit ihrem einen, axial abgewinkelten Ende 94 in den Teil 80 und mit ihrem anderen Ende 96 in den Teil 32 eintritt. Dieses Ende ist hierbei in beg,- :nztem Ausmaß in Umfangärichtung frei beweglich, da Jer Teil 80 eine kreisförmige Bohrung 98 mit wesentlich größerem Durchmesser als dem der Drahtfeder aufweist.

Bei Vorwärtsantrieb wird das Antriebsmoment von dem Antrebskopfteil 10 über die Hülse 14. die Kugeln 18. das Kupplungselement 26. die Mitnehmer oder Zähne 28, 30. das Teil 32. die Kupplung 62, 63. die Hülse 64 und die Kugeln 68 auf die angetriebene Spindel 66 übertragen. Auf dieser Spindel sitzt der Gewindeschneidzapfen. Wenn der Zapfen den Boden erreicht hat. bleiben die Spindel 66 und damit die Teile 32, 80 stehen, während das Kupplungselement 26 entgegen dem von den Federn 40 ausgeübten Druck dadurch aufwärts gezwungen wird, daß die Mitnehmer 28,30 auseinander geführt werden. Hierbei haben die Mitnehmer 28 einen Kantenabschnitt 100 mit verhältnismäßig starker Steigung, die dieselbe Größenordnung aufweisen kann wie die Steigung des ganzen Kantenabschnitts 101 der unteren Mitnehmer 30. Diese Abschnitte befinden sich in Eingriff miteinander, wenn das Amriebsmoment so übertragen wird, wie aus der F i g. 4 ersichtlich ist. Danach folgt ein flacherer Abschnitt 102 der Mitnehmer 28. welcher jedoch weiterhin eine verhältnismäßig große Steigung gegenüber der Umlaufebene hat. Die Mitnehmer 30 haben, von der Seite gesehen. Dreiecksfonn. Wenn der Teil 32 stehengeblieben ist. setzt das Element 26 seine Bewegung in Umlaufrichtung 104 fort, und die Mitnehmer 28 gleiten mit ihren Abschnitten 102 auf die Kämme der Mitnehmer 30 hinauf. Gleichzeitig kommen die Kugeln 18. die ja in axialer Richtung von den Bohrungen 16 in der Antriebshülse i4 fixiert sind, auf dieselbe Höhe wie die flacheren peripheren Rinnenteile 34, auf deren geneig'^n Steuerflächen 36 sie aufwärts rollen und dadurch die Mitnehmer 28,30 völlig voneinander trennen. Da das Kupplungse'^ment 26 weiterhin u.nläuft. erzeugt die von den Reibungsgliedern 90 auf die Hülse 84 einwirkende Reibung ein Moment, das zur Folge hat. daß sich der Teil 80 in Umfangsrichtung gegenüber dem Teil 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 Teil 80 begrenzt.

Nachdem der Gewindeschneidzapfen und die Spindel 66 nach der Vollendung des Gewindeschnittes in einem Loch stehengeblieben >ind. wird die Gewindeschneidvorrichtung reversiert. Hierfür ist sie in an sich bekannter Weise mit einem zweckmäßig zweigeteilten Ring

106 versehen, der mit dem antreibenden Teil 12 drehfest verbunden ist. Zwischen diesem geteilten Ring und einem inneren Ring 108 ist ein Kranz von Kugeln 110 vorgesehen, der mittels eines Kugelhalters 112 und eines an diesen angeschlossenen Arms 114 drehfest gelagen ist. Der zweigeteilte Ring wird axial mittels einer Vorrichtung 116 gespannt. 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 das Futter gegenüber dem festsitzenden Spindelzapfen 66 und der Hülse 64 hochgehoben, wodurch die Verbindung über die Kupplung 62,63 für direkten Antrieb unterbrochen und statt dessen das zu der Reversiereinrichtung gehörende Kupplungselement 118 mit den Nocken 62 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 Teiles 32 vom direkten Antrieb des Gewindeschneidzapfens 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 Mitnehmer 30 des Elements 26 nähern sich den Mitnehmern 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 36 und den von den Federn 40 ausgeübten axialen Druck ermöglicht. Die in Umfangsrichtung wirkende Kraft, die das Kupplungselement 26 gegenüber dem antreibenden Teil 14 beschleunigt, wird von dem Steigungswinkel und der Federkraft bestimmt

Wenn sich die Mitnehmer in dem Augenblick, wo sie ihren Eingriff ineinander beginnen, mit den Spitzen des einen Mitnehmerkreises gegenüber den Lücken zwischen den Zähnen des anderen Mitnehmerkreises befinden, wie es in F i g. 4 veranschaulicht ist kann der erneute Eingriff und damit die Wiedereinkupplung sogleich vor sich gehen. Falls die Mitnehmer 28 des Elementes 26 auf die Mitnehmer 30 des Teils 32 an deren /orderen Seiten, d. h. der jeweils in der Umlaufrichtung vorne liegenden Seite, auftreffen, folgt ebenfalls eine Einkupplung in die Lage nach der F i g. 4 ohne Schwierigkeit, indem die oberen Mitnehmer entlang den Vorderseiten der unteren Mitnehmer abwärts rutschen. Wenn dagegen die oberen Mitnehmer 28 auf die Kämme der unte- » ren Mitnehmer 30 auftreffen, würde erneut eine Ausschaltung zwischen den Teilen 26,32 eintreten, falls das Element 26 infolge seiner höheren Geschwindigkeit auf dem unteren Mitnehmer aufwärts gleiten könnte. Diesem wird dadurch vorgebeugt, daß das untere Kupplungselement aus den zwei Teilen 32 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 richtige Eingriff erreicht worden ist Dies hängt damit zusammen, daß der Teil 32 gegenüber dem Teil 80, der durch die Einwirkung der Reibungsglieder 90 dem Element 62 mit dessen Umlaufgeschwindigkeit zu folgen strebt begrenzt beweglich ist Dies macht sich dadurch besonders geltend, daß die Feder 32 gespannt wird, und nachdem der Teil 32 nicht langer mit dem Gewindeschneidzapfen verbunden ist diesem Teil einen Schlag nach vorne erteilt

Die Feder 92 stellt auch sicher, daß die Kugeln 18 unter allen Umständen die Lage nach der F i g. 5 verlassen, sobald der direkte Antrieb aufhört. Wenn sich die Feder 92 entspannt und den Teil 80 in der Umlaufrichtung beschleunigt, erhält somit das Element 26 einen Stoß nach vorne, derart, daß ein Zurückrollen der Kugeln längs den Führungsflächen 36 eingeleitet wird. Diese Anfangsbeschleunigung des Rollens der Kugeln nimmt nur einen Teil der in der Feder 92 gespeicherten Kraft in Anspruch.

Das geteilte Kupplungselement 32, 80 kann auch auf dem antreibenden Teil der Kupplung vorgesehen sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Gewindebohrfutter mit einem antreibenden Teil, einem angetriebenen Teil und zwischen diesen vorgesehenen Kupplungs- oder Schaltelementen mit Mitnehmern, die sich bei Übertragung von Drehmoment zwischen den Teilen in Eingriff miteinander befinden, aber bei Überschreiten eines vorgegebenen Drehmomentes durch axiale Verschiebung des einen Kupplungselementes entgegen der Wirkung von Federgliedern außer Eingriff kommen, wobei drehmomentübertragende Sperrglieder in Ausnehmungen in einem Kupplungselement und in einem der Teile vorgesehen sind und die Ausnehmungen in dem Kupplungselement einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden Bereich sowie eine Führungsfläche für das Sperrglied mit Steigung in axialer Richtung aufweisen und wobei das~ Kupplungselement unter Wirkung von es nach Auskupplung abbremsenden Reibungsgliedern steht, wodurch die Sperrglieder zur völligen Trennung der Mitnehmer über die Führungsfläche aufwärts führbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem reversiblen Gewindebohrfutter das andere Kupplungselement durch zwei konzentrisch zueinander angeordnete und relativ zueinander begrenzt drehbare Teile (32, 80) gebildet sind, von denen der eine (80) mit den Reibungsgüedern (90) zusammenwirkt und der andere (32) mit den Mitnehmern (30) versehen ist und daß der andere Teil (32) nach Reversierung aes Bohrfutters durch das von den Reibungsgliedern (90) auf den er,«en Teil (80) ausgeübten Reibungsmoment bc jchleunigbar ist.

2. Gewindebohrfutter nach . »nspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Teilen (32, 80) eine Feder (92) vorgesehen ist. die unter der Einwirkung des von den Reibungsgüedern (90) erzeugten Moments spannbar ist.