DE2659925C2 - Gewindebohrfutter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gewindebohrfutter gemäß dem Oberbegriff des Anspruches.

Ein derartiges Gewindebohrfutter ist in der US-PS 71 498 beschrieben. Die dort vorgesehene Überlastkupplung ist beim Umkehrantrieb, also beispielsweise dem Herausziehen des Gewindebohrers, ausgeschaltet. Hierdurch kann es zu Beschädigungen des Bohrers kommen.

In der US-PS 37 17 892 ist eine Überlastkupplung beschrieben, der das Umkehrgetriebe nicht vorgeschaltet, sondern nachgeschaltet ist. Da hierbei das Drehmoment nicht durch die Überlastkupplung übertragen wird, bleibt auch in diesem Falle die Überlastkupplung bei Umkehrbetrieb unwirksam.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gewindebohrfutter gemäß dem Oberbegriff des Anspruches so auszugestalten, daß eine Beschädigung oder ein Bruch des Bohrers auch beim Umkehrantrieb, insbesondere beim Herausziehen des Bohrers aus dem Werkstück, vermieden werden, etwa, wenn der Bohrer durch Späne oder dergleichen im Werkstück festgeklemmt sein sollte.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruches gelöst.

Zwar ist aus der DE-AS 20 42 344 (der gleichen Anmelderin) bereits die Verbindung des für den Direktantrieb eingerückten ersten Schaltgliedes mit dem für den Umkehrantrieb eingerückten zweiten Schaltglied über ein Ritzel vorgesehen. Dies hat jedoch keine Beziehung mit einer Überlastkupplung, die dort nicht vorgesehen ist. Vielmehr befaßt sich diese Anmeldung mit einem zuverlässigen Abschalten des Gewindebohrers im Direktantrieb bei Erreichen einer bestimmten Gewindebohrtiefe, was beim dort zugrunde gelegten Stand der Technik nicht möglich ist. Zwar ist in diesem Zusammenhang in der Beschreibungseinleitung der DE-AS 20 42 344 auch von einer unter Federkraft stehenden Drehmomentkupplung als Sicherheit gegen Brechen des Gewindebohrers die Rede, nicht jedoch von einer Wirksamkeit einer derartigen Drehmomentkupplung auch im Umkehrantrieb.

!0 In den Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind, zeigt

F i g. 1 eine Bohrmaschine mit dem einen Gewindebohrer tragenden Gewindebohrfutter in Seitenansicht, F i g. 2 einen Längsschnitt durch das in F i g. 1 gezeigte Gewindebohrfutter,

F i g. 3 und 4 die Querschnitte nach den Linien 3-3 und 4-4 der F i g. 2,

F i g. 5 schaubildlich das Innere des Gewindebohrfutters,

Fig.6 eine abgeänderte Ausführungsform des Gewindebohrfutters, teilweise im Längsschnitt,

F i g. 7 den Querschnitt nach der Linie 7-7 der F i g. 6 und

F i g. 8 perspektivisch die in den F i g. 6 und 7 gezeigte Bohrspindel.

Bei der in F i g. 1 gezeigten Werkzeugmaschine handelt es sich um eine Bohrmaschine mit einer lotrechten Antriebswelle 11 für das Gewindebohrfutter 12, in welchem drehbar und verschiebbar die mit einem Gewindebohrer 20 ausgerüstete Spindel 18 gelagert ist. Das von der Antriebswelle 11 getragene Gewindebohrfutter 12 hat einen Arm 13, der an einer lotrechten Führungsstange 14 anliegt, die an dem Gestell der Werkzeugmaschine 10 befestigt ist und das Gewindebohrfutter 12 daran hindert, mit der Welle 11 umzulaufen. Der Gewindebohrer 20 ist auf der Spindel 18 durch ein Futter 16 befestigt, das eine Mutter 17 trägt, durch deren Drehen man das Futter in der üblichen Weise öffnen und schließen kann. Fig.2 zeigt das Gewindebohrfutter 12 im Längsschnitt. In seinem zylindrischen Gehäuse 19, an dem der Arm 13 bei 25 und 25' angeschraubt ist, ist um die Achse des zylindrischen Gehäuses drehbar ein im wesentlichen zylindrischer Körper 23 durch Kugellager 26 und 26' gelagert. Dieser Körper 23 hat eine keglige Bohrung 24, mit der er auf die Welle 11 der Maschine 10 aufgekeilt ist. Die Innenlaufringe der Kugellager 26 und 26' sind auf dem Körper 23 durch einen auf diesen aufgeschraubten Ring 21 gesichert.

Der Körper 23 trägt an seinem unteren Ende einen Flansch 30 mit einem Kranz axialer Bohrungen 31, 3Γ zur Aufnahme von Schraubenfedern 32,32', die sich mit ihren oberen Enden an eine ringförmige Scheibe 33 anlegen, die den Körper 23 umgibt und seinerseits im Inneren eines zylindrischen Ansatzes 35 von einer Ringscheibe 34 umgeben ist, die auf ein Außengewinde des Körpers 23 aufgeschraubt ist. Die Ringscheibe 33 stützt sich unten an der Ringscheibe 34 durch ein Kugelspurlager mit Käfig 36 und Lagerkugeln 37 ab. Mit ihren unteren Enden stützen sich die Federn 32,32' auf Kugeln 38, 38', die in den Bohrungen 31, 3Γ geführt sind und in Pfannen gelagert sind, die in der Oberfläche einer ringförmigen Platte 39 vorgesehen sind. Auf diese Weise ist die Platte 39 lösbar mit dem zylindrischen Körper 23 gekuppelt. Die Kupplung löst sich, sobald das zwischen dem Körper 23 und der Kupplungsplatte 39 wirkende Drehmoment eine bestimmte Grenze überschreitet, die man durch Verschrauben der Scheibe 34 auf dem Körper 23 verstellen kann. Zugänglich ist die ringförmige

Scheibe 34 durch ein Loch 40 des Gehäuses 19. Dieses Loch ist gewöhnlich durch eine zylindrische Buchse 41 verschlossen und kann durch deren Drehen geöffnet werden. Alsdann kann man die Ringscheibe 34 auf dem Körper 23 mit Hilfe eines Werkzeugs verschieben, das man in eine Bohrung 42, 42' der Ringscheibe einschieben kann.

Die Kupplungsplatte 39 wird von einer Kupplungsbuchse 44 getragen, die gleichachsig zum Körper 23 im Gehäuse 19 durch ein Kugellager 52 gelagert und deren Innenfläche 45 mit drei Längsrippen 100a, 1006 und 100c versehen ist Unterhalb des Kugellagers 52 hat die Kupplungsbuchse 44 einen Flansch, der eine zylindrische Buchse 46 größeren Durchmessers trägt Diese Buchse ist mit einem Innenzahnkranz 156 versehen. Die Kupplungsplatte 39 liegt auf einer Schulter 51 der Kupplungsbuchse 44 und ist in Anlage an dieser Schulter durch einen Sprengring 53 gehalten. Der äußere Laufring des Kugellagers 52 stützt sich auf einen Sprengring 54, der in einer Nut der Innenfläche des Gehäuses 19 sitzt

Die Spindel 18 hat eine Längsbohrung 87, die oben bei 77 erweitert ist und dort mit Preßsitz das untere verjüngte Ende 92 einer Buchse 78 aufnimmt, deren oberes Ende 80 größeren Durchmessers einen als Federteller dienenden Flansch 81 hat. In dieser Buchse 80 ist nun eine zylindrische Stange 83 geführt, die mit ihrem oberen Ende mit Preßsitz in eine axiale Bohrung 84 des Körpers 23 eingepaßt ist und von dort abwärts durch die Buchse 78 hindurch in die Hohlspindel 18 hineinreicht Sie ist von einer Schraubendruckfeder 85 umgeben, die sich mit ihrem oberen Ende am Körper 23 und mit ihrem unteren Ende an der Buchse 78 abstützt und in eine Bohrung 86 des Körpers 23 und in eine Bohrung

82 der Buchse 78 hineinragt. Das in der Hohlwelle 18 befindliche untere Ende der Stange 83 ist von einer Schraubendruckfeder 88 umgeben, die sich mit ihrem oberen Ende am oberen Ende 80 der Buchse 78 abstützt und mit ihrem unteren Ende auf einem Federteller 91 aufliegt, der durch eine Schraube 90 unten an der Stange

83 befestigt ist. Daher sucht die Feder 88 die Spindel 18 aufwärts zu verschieben. Das obere Ende der Feder 88 ist dabei vom verjüngten Ende 92 der Buchse 78 umgeben.

Das das verjüngte Ende der Buchse 78 umgebende obere Ende der Hohlspindel 18 hat drei Längsnuten 115, 116 und 117, Fig.5, die je eine Kupplungskugel 113 bzw. 114, bzw. 115 aufnehmen. Diese drei Kugeln sitzen in einem zylindrischen Käfig und liegen zwischen den Rippen 100a, 1006 und 100c an der Innenfläche 45 der Kupplungsbuchse 44 an, wenn die Teile die Lage der F i g. 2 einnehmen. Der Kugelkäfig 102 umgibt das obere Ende der Hohlspindel 18 und ist zwischen Schraubendruckfedern 103 und 104 eingespannt, deren eine sich am Federteller 81 und deren andere sich an einer Schulter 106 der Welle 18 abstützt Die unteren Stirnflächen der Rippen 100a, 1006 und 100c sind kreisbogenförmig profiliert, und der Krümmungsradius dieses Profils entspricht dem Durchmesser der Kugeln 113 bis 115. Die diese Kugeln aufnehmenden Löcher des Käfigs 102 sind in Fig.5 mit 109, 110 und 111 bezeichnet. Auch die Längsflanken der drei Rippen 100a, 1006 und 100c sind kreisbogenförmig profiliert, und der Profilradius entspricht dem Radius der Kugeln.

Unterhalb der Kupplungsbuchse 44 und gleichachsig zu dieser befindet sich eine zweite Kupplungsbuchse 118 gleichen Innendurchmessers. Auch sie ist drehbar im Gehäuse 19 gelagert und steht mit der Kupplungsbuchse 44 in einer Getriebeverbindung durch die sie gegenläufig zur Buchse 44 angetrieben wird. Die zweite Kupplungsbuchse 118 hat zu diesem Zweck einen äußeren Stirnzahnkranz 119, Fig.4, der von dem mit der Kupplungsbuchse 44 verbundenen Innenzahnkranz 156 im Abstand umgeben ist. Zwischen den beiden Zahnkränzen befindet sich ein Kranz von Ritzeln 143, 144 und 145, die je mit den beiden Zahnkränzen 156 und 1IS kämmen und auf Zapfen 150a, 1506 und 150c gelagert ίο sind, die an dem unteren Deckel 121 des Gehäuses 19 befestigt sind. Dabei können die Buchse 46 und die Kupplungsbuchse 118 mit den Köpfen ihrer Zahnkränze auf Führungsansätzen 120 des Deckels 121 gleiten. Der Deckel 121 ist gegen Drehung im Gehäuse 19 durch einen Keil 126 gesichert und trägt eine Unterlegscheibe 124, auf der die Kupplungsbuchse 118 gleitet Ferner trägt der Deckel 121 einen rohrförmigen Ansatz 123, in dem ein Lagerring 125 für die Spindel 18 angeordnet ist. Wie F i g. 4 zeigt, befinden sich zwischen den Führungsansätzen 120 Zwischenräume 142a, 1426 und 142c, in denen die Ritzel 143, 144 und 145 angeordnet sind. Ein weiterer Ring 155 aus Lagermaterial befindet sich zwischen der Hohlspindel 18 und der unteren Kupplungsbuchse 118. Als Lagermaterial für die Ringe 155 und 125 eignet sich mit öl getränkte poröse Bronze. Der Deckel 121 ist im Gehäuse 19 durch einen Sprengring 161 gehalten und trägt eine Unterlegscheibe 160.

Ebenso wie die obere Kupplungsbuchse 44 hat auch die untere Kupplungsbuchse 118 auf ihrer zylindrischen Innenfläche drei achsparallele Rippen 170a, 1706 und 170c, deren obere Stirnflächen und deren Seitenflächen kreisbogenförmig profiliert sind, wobei der Profilradius dem Radius der Kugeln 113 bis 115 entspricht.

Unten hat die Spindel 18 eine Querbohrung 180 zur Aufnahme von zwei Klemmbacken 181 und 182, die durch eine Schraubspindel 184 in Richtung aufeinander verstellbar sind. Unten ist die Längsbohrung der Hohlspindel 18 bei 186 kegelförmig erweitert und nimmt dort eine Spannzange 188 auf, die durch Festziehen der auf dem Gewinde 190 der Spindel sitzenden Mutter 17 festgezogen werden kann und sich dabei an der Mutter durch eine Unterlegscheibe 196 abstützt.

Die den Gewindebohrer 20 tragende Spindel 18 ist im Gehäuse 19 auf der Stange 83 auf und abbeweglich verschiebbar geführt und durch die beiden Federn 85 und 88 schwebend gehalten. Nachdem das Werkzeug 20 und das Werkstück in Eingriff gebracht sind, bohrt sich der Gewindebohrer 20 in das Werkstück ein, ohne daß hierzu eine Vorschubkraft ausgeübt werden müßte. Die Welle 11 der Maschine treibt also mittels der von ihr mitgenommenen Elemente 23,38,39,44,100 und 112 bis 114 die Spindel 18 an, so daß sich diese mit der der Gewindesteigung des Gewindebohrers 20 entsprechenden Geschwindigkeit axial abwärts bewegt, bis die gewünschte Tiefe erreicht ist. In der ersten Phase des Vorganges bewegt sich also die Spindel 18 relativ zum Gehäuse 19 abwärts. Erreicht dabei der Gewindebohrer 20 das Ende seines Vorschubes, dann haben sich die Kugeln 112,113 und 114 mit dem Käfig 102, Fig. 2, abwärts bewegt, wobei sich die Nuten 115, 116 und 117 der Spindel 18 relativ zu den Kugeln abwärts bewegen. Die Kugeln können dabei in Achsenrichtung rollen, so daß der Antrieb im wesentlichen ohne Reibung von der Welle 11 auf die Spindel 18 übertragen wird. Dabei wälzen sich also die Kugeln 113 bis 115 auf den Rippen der Kupplungsbuchse 44 in Abwärtsrichtung ab, während sich die Rippen der Spindel 18 ihrerseits auf den Kugeln in Abwärtsrichtung abwälzen. Wenn dabei nun

die Kugeln 112—114 am unteren Ende der Rippen 100a, 1006 und 100c ankommen, dann wird ohne Reibung oder Rattern die Spindel 18 von der Kupplungsbuchse 44 abgekuppelt. In diesem Zeitpunkt ist die Feder 103 gespannt. Sie schnellt daher den Käfig 1.02 mit den Kugeln 112—114 herab, so daß diese Kugeln zwischen die Rippen 170a, 1706 und 170c der unteren Kupplungsbuchse 118 geraten, die sich in der Gegenrichtung dreht. Infolgedessen wird nunmehr die Spindel 18 in der entgegengesetzten Drehrichtung von der Kupplungsbuchse 118 angetrieben und schraubt den Gewindebohrer 20 aus dem Werkstück wieder heraus. Sobald dabei die drei Kugeln die oberen Enden der Rippen 170a, 1706 und 170c erreicht haben, verweilen die Kugeln in ihrer Lage über diesen Rippen und unter den Rippen 100a, 1006 und 100c. Infolgedessen ist die Kupplung der Spindel 80 mit der Welle 11 unterbrochen, so daß die Spindel stehenbleiben kann, während die beiden Kupplungsbuchsen 44 und 118 in Gegenrichtung weiter umlaufen.

Die Kugeln 112 bis 114 können sich also in Achsenrichtung nachgiebig in jeder Richtung bewegen, ohne daß dabei irgendein Klemmen oder irgendeine Hemmung eintritt, wenn die Kugeln zur Anlage an den Rippen für die eine Antriebsrichtung oder an den Rippen für die andere Antriebsrichtung kommen. Die Feder 104 erleichert die Wiedereinrückung der Kugeln zwischen die Rippen 100a, 1006 und 100c beim Antrieb in der Vorwärtsrichtung.

Im Falle einer Überlast rückt sich die Überlastkupplung aus, die von den Kugeln 38 und 38' gebildet wird. Das gilt für den Antrieb in beiden Drehrichtungen, weil in jeder Drehrichtung das Drehmoment durch die Kupplungsbuchse 44 übertragen wird.

Die in F i g. 6, 7 und 8 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen unter anderem dadurch, daß nicht, wie dort, ein Käfig mit einem einzigen Kranz von Kugeln dem Spindelantrieb in beiden Drehrichtungen dient, sondern daß dafür getrennte Käfige mit je einem Kugelkranz dienen. Auch ist jeder Käfig nicht undrehbar, sondern drehbar gleichachsig zur Spindel angeordnet, aber undrehbar gegenüber der zugeordneten Kupplungsbuchse.

Wie F i g. 8 zeigt, hat die Spindel 18' statt der Längsnuten 115 bis 117 der F i g. 5 Längsrippen 200a, 2006 und 200c. Der obere Kugelkranz hat einen Käfig 202 mit einem Flansch 204 und mit den Löchern 206a, 2066 und 206c zur Aufnahme der Kugeln 208a, 2086 und 208c. Diese Kugeln laufen in achsparallelen Nuten, die in der Innenfläche der Kupplungsbuchse 44 vorgesehen sind. Läuft diese Kupplungsbuchse 44, angetrieben durch die Welle 11, um die Spindelachse um, dann nimmt sie dabei die Kugeln 208a, 2086 und 208c in der Drehrichtung mit und drückt sie an die Rippen 200a, 2006 und 200c der Spindel 18', wodurch diese dann mit der Kupplungsbuchse 44 gekuppelt wird. Beim abwärts gerichteten Vorschub der Spindel 18', der durch das Einschrauben des Gewindebohrers 20 in das Werkstück hervorgerufen wird, wälzen sich die Kugeln 208 an den Rippen 200 ab und rollen dabei in den achsparallelen Nuten der Kupplungsbuchse 44 abwärts. Sie nehmen dabei ihren Käfig 202 mit herab, so daß der Flansch 204 des Käfigs eine unter ihm befindliche Schraubenfeder 210 vorspannt, die sich mit ihrem unteren Ende auf einer Schulter 212 der Kupplungsbuchse 44 abstützt. Die gespannte Feder stößt den Käfig 202 herab, sobald die Kugeln 208 die unteren Enden der Rippen 200 erreichen, so daß sich die Kugeln schlagartig von den Rippen lösen und daher kein Rattern bewirken können.

Der untere Kugelkranz wird von einem Käfig 220 getragen, der mit Löchern zur Aufnahme der Kugeln versehen ist und sich innerhalb der Kupplungsbuchse 118 befindet, die mit achsparallelen Innennuten zur Aufnahme der Kugeln 112 bis 114 versehen ist. Auf den unteren Käfig 220 wirkt eine Druckfeder 222, die sich zwischen dem unteren Ende des Käfigs 220 und einer Schulter 224 einer Buchse 226 befindet, die auf der Spindel sitzt.

Die Wirkung des Antriebs in der Gegenrichtung entspricht derjenigen des zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiels. Die Feder 222 erleichtert das Wiedereinkuppeln beim direkten Antrieb.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich die Wirkungsweise sowohl beim Vorwärtsantrieb als auch beim Rückwärtsantrieb. Bei beiden Ausführungsformen der Erfindung wirkt die Überlastkupplung auf die Kupplungsbuchse, die das Antriebsmoment sowohl bei dem Vorwärtsantrieb als auch beim Rücklaufantrieb überträgt Daher schaltet die Überlastkupplung aus, sobald das Drehmoment bei Vorwärtsantrieb oder bei Rückwärtsantrieb die zulässige Grenze überschreitet.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Gewindebohrfutter mit einem treibenden Teil (Spindel) (23), und einem gleichachsig dazu angeordneten, das Werkzeug (20) aufnehmenden getriebenen Teil (Spindel) (18), einer Direktantriebseinrichtung zum Antrieb des getriebenen Teiles (18) und einer Umkehrantriebseinrichtung (143—145) zum Antrieb des getriebenen Teiles (18) in entgegengesetzter Richtung, mit einer Schaltkupplung für das axiale Verschieben des getriebenen Teiles (18) für Direkt- und Umkehrantrieb, einer Schalthülse (102), die von einer Direktantriebseinrichtung angetrieben ist und aus einem, zum treibenden Teil (23) gleichachsigen, drehbar gelagerten, ersten Schaltglied (44), das bei Direktantrieb eingerückt ist, sowie einem zweiten Schaltglied (118), das bei Umkehrantrieb eingerückt ist, besteht, sowie mit einer Überlastkupplung, welche das getriebene Teil (Spindel) (18) bei Überlastung von seinem Antrieb abkoppelt, wobei die obere Kupplungshälfte (30) mit dem treibenden Teil (23) und die untere Kupplungshälfte (39) mit dem ersten Schaltglied (44) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das erste (antreibende) Schaltglied (44) mit einer zylindrischen Buchse (46) größeren Durchmessers verbunden ist, die einen Innenzahnkranz (156) aufweist, der mit Ritzeln (143—145) der Umkehrantriebseinrichtung (143—145) kämmt, die ihrerseits mit einem Außenzahnkranz (119) des zweiten Schaltgliedes (118) in Eingriff stehen.