DE2918957A1

DE2918957A1 - Gewindebohrspindel

Info

Publication number: DE2918957A1
Application number: DE19792918957
Authority: DE
Inventors: Taizo Kato
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-05-15
Filing date: 1979-05-11
Publication date: 1979-11-29
Also published as: FR2425913A1; DE2918957C3; FR2425913B1; SE7903888L; DE2918957B2; SE444523B; US4274768A; GB2020588B; JPS54165896U; GB2020588A

Description

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POSTSCHECK-KONTO FRANKFURT/M. 3425-605

DRESDNER BANK. FRANKFURT/M. 2300308 T E L E F O N : 56 10 78

TELEGRAMM:KNOPAT TELEX: 411 877 KNOPA D

Taizo KATO, Moriyamaku, Nagoya, Japan

Gewindebohrspindel

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gewindebohrspindel mit einem ersten Zylinder, der oben einen Schaft aufweist, unten offen ist und mit mindestens einem axialen Schlitz in seiner Seitenwand versehen ist; mit einem zweiten Zylinder, der in dem ersten Zylinder axial verschiebbar und drehbar gelagert ist und durch Federkraft axial in den ersten Zylinder gedrückt wird, wobei der zweite Zylinder in seiner Außenwand mindestens eine axiale Nut aufweist, die an ihrem einen Ende offen ist, dessen eine Ecke etwa rechtwinklig und dessen anderen Ecke weggenommen ist; und mit einer verschiebbaren Walze, die normalerweise sowohl in den Schlitz als auch in die Nut eingreift und durch Federkraft axial nach außen in Bezug auf den ersten Zylinder drückbar ist.

Obwohl verschiedenste Arten von Gewindebohrspindeln mit selbsttätiger Tiefenkontrolle gebräuchlich sind, werden nur wenige Arten von Gewindespindeln benutzt, die zusätzlich zu einer Tiefenkontrolle eine Einrichtung aufweisen, die das Spannfutter, in dem der Gewindebohrer eingespannt wird, normalerweise im Gleichgewicht relativ zum antreibenden Zylinder durch eine Feder o.dgl. halten, um den Stoß aufzufangen, wenn der Gewindebohrer mit dem Werkstück in Eingriff kommt, weil eine derartige Einrichtung einen komplizierten Aufbau aufweist und aufgrund der Tiefenkontrolle

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bei einem Defekt eine aufwendige Auswechslung zahlreicher Teile erforderlich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gewindebohrspindel anzugeben, die bei einer vorbestimmten Bohrtiefe selbsttätig außer Eingriff kommt bzw. zu bohren aufhört, wobei die Bohrtiefe einfach voreinstellbar ist, und bei der der Bohrer durch Umkehr der Drehrichtung der Spindel außer Eingriff mit dem Werkstück gelangt. Ferner soll die Gewindebohrspindel den beim Eingreifen des Gewindebohrers in das Werkstück auftretenden Stoß auffangen können.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der erste Zylinder von einer axial verschiebbaren Buchse umgeben ist, an der ein radial in den Schlitz eingreifender und in diesem axial verschiebbarer Stift befestigt ist, daß der Stift einer axial in die Nut gerichteten Verschiebung der Walze entgegenwirkt, und daß eine die Buchse (41) wählbar in verschiedenen Axiallagen relativ zu dem ersten Zylinder haltende Einrichtung vorgesehen ist.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen axialen Teilschnitt einer erfindungsgemäßen Spindel,

Fig. 2 einen anderen axialen Teilschnitt der Spindel nach Fig. 1,

Fig. 3 bis 5 Explosionsdarstellungen der größeren Teile der Spindel,

Fig. 6 eine Ansicht einer Einstellbuchse der Spindel von unten und

Fig. 7 eine Draufsicht auf eine äußere Buchse der Spindel.

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Wie insbesondere die Figuren 1 und 3 zeigen, besitzt die Gewindebohrspindel einen antreibenden Zylinder 1 mit einem Schaft 2 am Ende und mit einer zylindrischen öffnung, die sich vom unteren Ende des Zylinders nach oben erstreckt. In der Wand des Zylinders ist mindestens ein axialer Schlitz 3 ausgebildet. Der obere Teil der Wand ist außen mit einem Gewinde 4 versehen. Ein angetriebener Zylinder 5, der an beiden Enden offen ist, ist teleskopartig in dem Zylinder 1 axial verschiebbar und drehbar gelagert. Ein Kupplungs- oder Buchsenteil 6 umgibt einen mittleren Teil des Zylinders 5 und kann einteilig mit dem Zylinder 5 ausgebildet oder an diesem befestigt sein. Der Kupplungsteil 6 ist auf seiner Außenseite mit mindestens einem axialen Schlitz oder einer Nut 7 versehen, die mit dem Schlitz 3 des Zylinders 1 ausgerichtet und an ihrem oberen Ende offen iä;. Das obere Ende der Nut 7 (sJäie Fig. 3) erstreckt sich auf der einen Seite im wesentlichen in axialer Richtung, während es auf der anderen Seite 7¹ abgewinkelt oder abgerundet ist. Eine zylindrische Walze 8 und eine Kugel 9 an der Unterseite der Walze greifen normalerweise in den Schlitz 3 und die Nut ein und sind in diesen axial verschiebbar, so daß der antreibende Zylinder ι normalerweise den Zylinder 5 über die Kupplung antreiben kann. Auf dem oberen Teil des Zylinders 5 ist ein Ring 10 an der Walze 8 anliegend axial verschiebbar gelagert. Eine Druckfeder 11 zwischen dem Ring 10 und der inneren Oberseite des Zylinders 1 drückt die Walze 8 und die Kugel 9 nach unten.

Auf einem unteren·Teil des~angetriebenen Zylinders 5 ist eine Buchse 12 drehbar und axial verschiebbar gelagert. Der Innendurchmesser der Buchse 12 nimmt in einem oberen Bereich der Buchse zu, so daß sich eine Stufe 13 (Fig. 3) ergibt. In dem oberen Bereich der Buchse AZ mit dem größeren Durchmesser ist eine Torsionsfeder 14 eingesetzt. Das obere Ende der Torsionsfeder 14 ist mit dem unteren Ende der Kupplungsbuchse und das untere Ende der Torsionsfeder mit der Stufe 13 verbunden. Das obere Ende der Buchse 12 steht in gleitender Berührung mit dem unteren Ende der Kupplungsbuchse 6, während

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eine untere innere Stufe 15 der Buchse 12 mit der Oberseite eines Anschlagrings 16 gleitend in Berührung steht, der auf der Außenseite des Kupplungszylinders 5 befestigt ist, so daß die Buchse 12 nicht axial relativ zum KupBlungszylinder 5 verschiebbar ist. Ein Spannfutter 17» das in üblicher Weise ausgebildet seh kann, um einen Gewindebohrer einzuspannen, ist mit ihrem oberen Teil im unteren Teil des Kupplungszylinders 5 passend eingesetzt und mit einer umlaufenden, im Querschnitt etwa halbkreisförmigen Nut 18 am oberen Ende versehen. In Höhe der Nut 18 ist der Kupplungszylinder 5 mindestens mit einer radialen Durchgangsbohrung 19, deren Durchmesser etwa dem Durchmesser der Nut 18 entspricht, und die Buchse 12 mit mindestens einer radialen Ausoehmung 20 in der Innenseite ihres Bereichs mit geringerem Innendurchmesser versehen«, Die Drehwinkellagen von Durchgangsbohrung 19 und Ausnehmung 20 sind relativ zu den Befestigungsstellen der Torsionsfeder 14 so gewählt, daß, wenn der obere Teil des Spannfutters 17 im Kupplungszylinder eingesetzt ist, die Torsionsfeder 14 normalerweise bewirkt, daß eine radial verschiebbare Kugel 21 sowohl in die Nut 18 als auch in de Durchgangsbohrung 19 eingreift, jedoch in ihrer Drehwinkellage gegenüber der Ausnehmung 20 versetzt ist, so daß sie nicht in diese eingreift. Die Kugel 21 verhindert daher normalerweise, daß das Spannfutter 17 relativ zum Kupplungszylinder 5 axial verschiebbar ist. Das Spannfutter 17 wird von dem sich drehenden Zylinder 5 dadurch mitgenommen, daß axiale Vorsprünge 54 (Fig. 1) des Spannfutters 17 in axiale Ausschnitte oder Ausnehmungen 53 (Fig. 3) am unteren Rand des Zylinders eingreifen. Um das Spannfutter 17 aus dem Zylinder 5 zu entfernen, wird die Buchse 12 solange gegen die Kraft der Torsionsfeder 14 relativ zum Zylinder 5 verdreht, bis die Ausnehmung und die Durchgangsbohrung 19 miteinander fluchten, so daß die Kugel 21 radial aus der Nut 18 und in die Ausnehmung 20 verschoben werden kann, so daß das Spannfutter 17 nach unten entfernt werden kann.

Wie die Figuren 1 und 4 zeigen, ist eine Stange oder ein Bolzen 22, der axial nach unten ragt und in einem Kopf 23 endet,

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innen an der oberen Wand des antreibenden Zylinders 1 befestigt, z.B. eingeschraubt. Ein Federaufnehmer 24 ist in seiner oberen Wand mit einer zentralen Bohrung 25 versehen, durch die die Stange 22 hindurchgeführt ist, so daß der Federaufnehmer 24 auf der Stange axial verschiebbar ist. Der Federaufnehmer 24 hat ferner einen radialen Flansch 26 an seinem offenen unteren Ende, so daß er innerhalb des angetriebenen Zylinders 5 gleitend verschiebbar ist. Ein oben an der Innenseite des Zylinders 5 befestigter Sicherungs- oder Anschlagring 27 liegt normalerweise an der Oberseite des Flansches 26 an, um eine Abwärtsbewegung des Zylinders 5 relativ zum Aufnehmer 24 zu verhindern. Zwischen der oberen Wand des Aufnehmers 24 und einem auf dem Kopf 23 der Stange 22 sitzenden Lager 28 ist eine verhältnismäßig schwache und lange Druckfeder 29 angeordnet, die den angetriebenen Zylinder 5 über den Aufnehmer 24 und den Anschlagring 27 nach oben oder in den angetriebenen Zylinder 1 hinein drückt, so daß die obere Wand des Aufnehmers 24 normalerweise innen an der oberen Wand des Zylinders 1 anliegt. Das obere Ende des Kupplungszylinders 5 hat normalerweise einen Abstand von der oberen Wand des Zylinders 1.

Die Innenseite des Kupplungszylinders 5 ist etwa in der axialen Mitte mit einer Stufe als Anschlageinrichtung 30 für einen Anschlagring 32 versehen, die eine Abwärtsbewegung des Anschlagrings verhindert. Ein ringförmiger Abstandshalter 31» der einteilig mit dem Anschlagring 32 ausgebildet sein kann, ist auf der Oberseite des Anschlagrings 32 angeordnet. Zwischen dem Flansch 26 des Aufnehmers 24 und dem oberen Ende des Abstandshalters 31 ist eine verhältnismäßig schwache Druckfeder 23 angeordnet, die den Kupplungsring 5 axial nach außen vom Aufnehmer 24 wegdrückt, so daß das obere Ende des Zylinders 5 normalerweise einen Abstand von der Innenseite der oberen Wand des Antriebszylinders 1 aufweist. Die Feder 33 fängt den Stoß auf, wenn der im Spannfutter 17 eingespannte Gewindebohrer gegen das Werkstück stößt oder in das Werkstück einschneidet und unterstützt den Schneidvorgang durch ihre Reaktion.

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In dem Kupplungszylinder 5 ist ein Sicherungsring 34 verschiebbar gelagert, der ein Herausfallen der Kugel 21 aus der Ausnehmung 20 verhindert, wenn das Spannfutter 17 entfernt ist. Der Sicherungsring 34 hat eine umlaufende Nut 35 und wird durch eine verhältnismäßig schwache Druckfeder 36 nach unten gedrückt, die mit ihrem oberen Ende am Anschlagring 32 anliegt, so daß der Sicherungsring 34 gegen die Oberseite des Spannfutter 17 gedrückt wird, wenn dieses eingesetzt ist. Nachdem die Ausnehmung 20 in der Buchse 12 und die Durchgangsbohrung 19 des Zylinders zur Deckung gebracht worden sind, wird das Spannfutter 17 nach unten entfernt, so daß die Feder 36 bewirkt, daß der Sicherungsring 34 dem Spannfutter 17 unmittelbar folgt. Wenn der Sicherungsring 34 soweit nach unten verschoben worden ist, daß das obere Ende der Nut 35 an einem Anschlag 37» der an der Innenseite des Kupplungszylinders 5 befestigt ist, anliegt und nicht weiter nach unten verschoben werden kann, liegt der untere Ringflansch des Sicherungsrings 34 auf Höhe der Kugel 21, so daß diese in die Durchgangsbohrung 19 und Ausnehmung 20 gedrückt wird und nicht herausfallen kann. Um das Spannfutter 17 wieder einzusetzen, wird es einfach in den Zylinder 5 geschoben und solange gegen den Sicherungsring 34 nach oben gedrückt, bis dieser die Kugel freigibt und die Ausnehmung 20 axial mit der Nut 18 des Spannfutters ausgerichtet ist, so daß die Kugel 21 in die Nut 18 eindringen und die Buchse 12 durch die Torsionsfeder 14 selbsttätig in ihre normale Lage gedreht werden kann.

Die Figuren 5 bis 7 stellen in Verbindung mit den Figuren 1 und einen sehr wichtigen Teil dieser Gewindebohrspindel dar: Eine obere Einstellbuchse 38 mit einem Innengewinde 39, das mit dem Außengewinde 4 des Zylinders 1 verschraubbar ist, so daß der Zylinder 1 durch Verdrehen der Buchse 38 relativ zu dieser axial verschiebbar ist. Ein unterer Bereich der Buchse 38 hat einen größeren Innendurchmesser, so daß sich eine Stufe 40 (auch Absatz oder Schulter genannt) ergibt. Der Zylinder 1 ist ferner von einer unteren Buchse 41 umgeben, die verhindert, daß die Walze 8 und die Kugel 9 nach außen aus dem Schlitz 3 austreten. Die Buchse 41 hat in einem oberen Bereich einen geringeren

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Außendurchmesser, so daß sich eine Stufe 42 ergibt, die mit der Stufe 40 der oberen Buchse 38 zusammenpaßt. Die Büchse 38 ist in ihrem unteren Bereich mit einer Ringnut 43 versehen, während die Buchse 41 in ihrem oberen Bereich mit mindestens einer Durchgangsbohrung 44 versehen ist. Eine von mehreren Kugeln 45 greift sowohl in die Nut 43» als auch jeweils eine Durchgangsbohrung 44 ein, so daß die obere Buchse 38 relativ zur unteren Buchse 41 gedreht, jedoch nicht axial verschoben werden kann. Vorzugsweise sind mehrere, axiale Bohrungen 46 in gleichen Abständen in der Stufe 42 ausgebildet. Jede Bohrung 46 nimmt eine Druckfeder 47 auf, die eine Kugel 48 nach oben drückt. Das untere Ende der oberen Buchse 38 ist mit durchgehenden Rastausnehmungen 49 versehen, die vorzugsweise dreieckförmig sind und jeweils so bemessen und geformt sein müssen, daß sie die zugehörige Kugel 48 daran hindern, aus der Bohrung 46 auszutreten. Wenn die Kugeln 48 und Ausnehmungen 49 verrastet sind, ist die obere Buchse 38 zusammen mit der unteren Buchse 41 drehbar, doch können alle Kugeln 48 durch Verdrehen der oberen Buchse relativ zur unteren Buchse gegen die Kraft der Federn 47 in irgendeine der anderen Rastausnehmungen 49 einrasten.

Ein an der unteren Buchse 41 befestigter Stift 50 ragt radial nach innen und greift axial verschiebbar in den Schlitz 3 des Zylinders 1 ein, so daß die untere Buchse 41 zusammen mit dem Zylinder 1 drehbar und axial relativ zu diesem verschiebbar ist. Die Verrastung der oberen Buchse 38 mit den Kugeln 48 in verschiedenen Drehwinkellagen hält die untere Buchse 41 daher wählbar in verschiedenen axialen Lagen. Der Stift 50 liegt an der Unterseite der Kugel 9 im Schlitz 3 an» um zu verhindern, daß sie nach unten verschoben wird.

Der Antriebszylinder 1 ist auf seiner Außenseite in einem unteren Bereich mit einer axialen Skala 51 (Fig. Z) versehen, so daß der normale vertikale Abstand zwischen dem unteren Ende der abgewinkelten Seite 7^f der Nut 7 und der Mitte der Kugel 9 normalerweise auf dem unteren Ende der Buchse 41 angezeigt wird.

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Nachdem ein Gewindebohrer im Spannfutter 17 eingespannt und dieses im Kupplungszylinder 5 eingesetzt ist, wird zum Gewindebohren der Antriebszylinder 1 in Richtung des Pfeils 52 (Fig. 3) gedreht, um den Gewindebohrer über die Walze 8, die Kugel 9 und den Kupplungszylinder 5 anzutreiben. Dann wird die Spindel solange nach unten verschoben, bis der Gewindebohrer in das Material des Werkstücks einschneidet. In dieser Lage wird der Vorschub des Schafts 2 oder Zylinders 1 angehalten und die Drehung der Spindel fortgesetzt, so daß dis Gewindeschneiden unter Abwärtsbewegung des Zylinders 5 relativ zum Zylinder 1 gegen die Kraft der schwachen Feder 29 bewirkt wird. Da die Kugel 9 am Stift 50 anliegt, bewegen sich Kugel 9 und Walze in der Nut 7 des Kupplungszylinders 5 nach oben. Wenn die Mitte der Kugel 9 das untere Ende der abgewinkelten Seite 7¹ der Nut

7 erreicht, gleitet die Kugel 9 gegen die Kraft der Feder 11 auf der abgewinkelten Seite 7', wobei sie zusammen mit der Walze

8 auf der Welle 7¹ anschlägt, so daß der Antriebszylinder 1 leerläuft und das Gewindeschneiden aufhört.

Die Bohrtiefe ist gleich oder ungefähr gleich der Summe des von der Skala 51 normalerweise angezeigten Wertes und der Strecke, um die die Spindel verschoben worden ist, nachdem das untere Ende des Gewindebohrers das Werkstück erreicht hatte.

Wenn die Drehrichtung des Antriebszylinders 1 umgekehrt wird, kann die Kugel 9 sich an der anderen oberen Ecke der geraden Seite oder am rechten Winkel der Nut 7 anlegen, so daß der Gewindebohrer umgekehrt gedreht und aus dem Werkstück entfernt wird.

Der Stoß, der entsteht, wenn der Gewindebohrer gegen das Werkstück fährt oder mit dem Schneiden beginnt, wird von der Druckfeder 33 aufgefangen.

Die gewünschte Bohrtiefe läßt sich leicht durch Verdrehen der oberen Einstellbuchse 38 zur Axialverschiebung des Stifts 50 der unteren Buchse 41 einstellen, während die Einstellung der

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- 11 Tiefe leicht anhand der Skala 51 abgelesen werden kann.

¥enn die Unterseite der Walze 8 abgerundet ist, kann die Kugel 9 entfallen.

Zusammenfassend ergibt sich eine Gewindebohrspindel mit selbsttätiger Tiefenregelung. Die Spindel hat koaxiale, teleskopierbar e Antriebs- und angetriebene Zylinder, in denen axiale schlitzartige Öffnungen ausgebildet sind. Eine verschiebbare Walze sitzt in den Öffnungen und greift normalerweise in die Zylinder ein. Die Öffnungen sind so geformt, daß die Walze mit den Zylindern außer Eingriff kommt, sobald sie sich hinreichend weit relativ zueinander axial verschoben haben. Sodann ist eine Einrichtung zur Einstellung der Bohrtiefe vorgesehen, in der der Antrieb abgekuppelt wird. Ferner ü eine Feder vorgesehen, die den Stoß auffängt, wenn der Bohrer mit dem Schneidvorgang beginnt.

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Claims

Patentansprüche

M.JGewindebohrspindel mit einem ersten Zylinder, der oben einen Schaft aufweist, unten offen ist und mit mindestens einem axialen Schlitz in seiner Seitenwand versehen ist; mit einem zweiten Zylinder, der in dem ersten Zylinder axial verschiebbar und drehbar gelagert ist und durch Federkraft axial in den ersten Zylinder gedrückt wird, wobei der zweite Zylinder in seiner Außenwand mindestens eine axiale Nut aufweist, die an ihrem einen Ende offen ist, dessen eine Ecke etwa rechtwinklig und dessen anderen Ecke weggenommen ist; und mit einer verschiebbaren Walze, die normalerweise sowohl in den Schlitz als auch in die Nut eingreift und durch Federkraft axial nach außen in Bezug auf den ersten Zylinder drückbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Zylinder (1) von einer axial verschiebbaren Buchse (41) umgeben ist, an der ein radial in den Schlitz (3) eingreifender und in diesem axial verschiebbarer Stift (50) befestigt ist, daß der Stift (50) einer axial in die Nut (7) gerichteten Verschiebung der Walze (8) entgegenwirkt, und daß eine die Buchse (41) wählbar in verschiedenen Axiallagen relativ zu dem ersten Zylinder haltende Einrichtung (38, 45-48) vorgesehen ist.
2. Gewindebohrung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halteeinrichtung (38, 45-48) eine weitere, den ersten Zylinder (1) umgebende und über Gewinde (4, 39) mit diesem in Eingriff stehende Buchse (38) aufweist, die axial unverschiebbar relativ zu der axial verschiebbaren Buchse (41) ist

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und mit dieser einer Rastverbindung aufweist, so daß eine Drehung der weiteren Buchse (38) um den ersten Zylinder (1) eine Axialverschiebung der axial verschiebbaren Buchse (41) relativ zu dem ersten Zylinder (1) gestattet.

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