DE2923141C2 - - Google Patents
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- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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- F16D43/02—Automatic clutches actuated entirely mechanically
- F16D43/20—Automatic clutches actuated entirely mechanically controlled by torque, e.g. overload-release clutches, slip-clutches with means by which torque varies the clutching pressure
- F16D43/202—Automatic clutches actuated entirely mechanically controlled by torque, e.g. overload-release clutches, slip-clutches with means by which torque varies the clutching pressure of the ratchet type
- F16D43/204—Automatic clutches actuated entirely mechanically controlled by torque, e.g. overload-release clutches, slip-clutches with means by which torque varies the clutching pressure of the ratchet type with intermediate balls or rollers
- F16D43/208—Automatic clutches actuated entirely mechanically controlled by torque, e.g. overload-release clutches, slip-clutches with means by which torque varies the clutching pressure of the ratchet type with intermediate balls or rollers moving radially between engagement and disengagement
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Werkzeughalter mit ei
ner Überlastsicherung nach dem Oberbegriff des Pa
tentanspruchs 1.
Aus der DE-AS 10 34 952 ist ein Werkzeughalter bekannt,
dessen treibendes Element ein Hohlrohr umfaßt, auf dem
drehfest, jedoch axial verschieblich eine Muffe sitzt, die
sich an ihrem einen Ende in einen zylindrischen Hülsenab
schnitt erweitert, dessen Umfangswand eine radiale Stirn
fläche aufweist. Auf dem Hohlrohr ist weiters ein getriebe
nes Element frei drehbar gelagert, das einen Radialflansch
hat, der ebenfalls eine radiale Stirnfläche ausbildet, die
in Axialrichtung gesehen der Stirnfläche des Hülsenab
schnitts gegenüberliegt. Zwischen diesen beiden Stirnflä
chen sind die Wälzkörper angeordnet, wobei in beiden Stirn
flächen Ausnehmungen ausgebildet sind, in denen die Wälz
körper liegen und dadurch eine formschlüssige Verbindung
zwischen dem Hülsenabschnitt als treibendes Element und dem
Radialflansch als getriebenes Element bewirken, die eine
Drehmomentübertragung zuläßt. An dem getriebenen Element
erstreckt sich in Axialrichtung ein Vorsprung, der in einen
Mitnehmerflansch eines Werkzeugträgers eingreift, der in
dem Hohlrohr drehbar gelagert ist und beispielsweise einen
üblichen Konus zur Anbringung des jeweiligen Werkzeugs auf
weist. Die Muffe ist in Axialrichtung federbelastet, wo
durch die Wälzkörper zwischen den beiden Stirnflächen bela
stet und in deren Ausnehmungen gehalten sind, sofern wäh
rend der Drehmomentübertragung das Überlastdrehmoment nicht
erreicht ist. Wird dieses durch die Vorspannungskraft der
Feder und die Kontur der Ausnehmungen in den Stirnflächen
bestimmte Überlastdrehmoment erreicht bzw. überschritten,
geraten die Wälzkörper außer Eingriff mit ihren Ausnehmun
gen, wodurch die Muffe auf dem Hohlrohr etwas in axialer
Richtung verschoben wird. Die drehmomentübertragende Ver
bindung ist somit gelöst. Ferner sind Einrichtungen vorge
sehen, die nach dem Außereingriffkommen der Wälzkörper mit
ihren Ausnehmungen und der daraus resultierenden Axialver
schiebung der Muffe diese Axialverschiebung und somit den
vergrößerten Abstand zwischen den Stirnflächen entgegen der
die Muffe belastenden Federkraft solange aufrechterhalten,
bis der Drehsinn des treibenden Elements geändert wird.
Diese Einrichtungen lassen dann eine durch die Feder her
vorgerufene Axialverschiebung der Muffe wieder zu, wodurch
die Wälzkörper im Verlaufe der Drehung wieder in Eingriff
mit ihren Ausnehmungen kommen und dadurch das nun entgegen
gesetzt gerichtete Drehmoment wieder über den Mitnehmer
flansch auf den Werkzeugträger übertragen. Bei diesem Werk
zeughalter wird das in den beiden Drehsinnen unterschiedli
che Überlastdrehmoment dadurch erreicht, daß die radial ge
richteten Seitenflächen der Ausnehmungen für die Wälzkörper
in einer Stirnfläche unterschiedliche Gestalt bzw. Kontur
haben. So sind die Seitenflächen, an denen die Wälzkörper
bei Übertragung des Drehmoments in einem ersten Drehsinn
anliegen, im Vergleich zu den anderen Seitenflächen kleiner
ausgebildet, wodurch die Wälzkörper leichter und somit bei
einem geringeren Überlastdrehmoment außer Eingriff kommen
und dadurch die Drehmomentübertragung unterbrechen. Das un
terschiedliche Überlastdrehmoment wird somit allein durch
die Seitenflächenkontur der Ausnehmungen bestimmt, wodurch
sich an diesen Seitenflächen auftretender Verschleiß unmit
telbar auf den Unterschied der beiden Überlastdrehmomente
auswirkt und diesen dementsprechend unerwünscht verändert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Werkzeug
halter mit Unterbrechung der Drehmomentübertragung bei Er
reichen eines Überlastdrehmoments, das abhängig vom jewei
ligen Drehsinn ist, zu schaffen, wobei der Unterschied zwi
schen diesen Überlastdrehmomenten unabhängig von Verschleiß
oder dergleichen ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im
kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß sind die Wälzkörper in den Schlitzen in der
Umfangswand des Hülsenabschnitts aufgenommen, die schräg
zur Axialrichtung des Werkzeughalters verlaufen, wodurch
die Wälzkörper, die je nach dem Drehsinn des treibenden
Hülsenabschnitts an einem der Enden der Schlitze anliegen,
in Axialrichtung des Werkzeughalters versetzt werden. Die
Wälzkörper werden durch den federbelasteten axial ver
schieblichen Ring, der an den Wälzkörpern anliegt, in ihrer
formschlüssigen Verbindung mit dem getriebenen Element ge
halten. Da die Federbelastung des Rings in Axialrichtung
wirkt und dieser aufgrund seiner Berührung mit den Wälzkör
pern ebenfalls in Axialrichtung bei deren durch die Ände
rung des Drehsinns ausgelösten Axialverschiebung versetzt
wird, wird dadurch die Federvorspannung und somit die
Kraft, die die Wälzkörper in ihrer formschlüssigen Verbin
dung hält, geändert. Die daraus resultierende Änderung des
Überlastdrehmoments für den anderen Drehsinn wird somit un
abhängig von der die formschlüssige Verbindung erstellenden
Geometrie ausschließlich durch die Vorspannung der Feder
des napfförmigen Rings bewirkt und ist somit verschleiß
unabhängig.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfin
dung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich
aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausfüh
rungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Es
zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen drehbaren
Werkzeughalter gemäß der Erfindung;
Fig. 2 eine Schnittdarstellung gemäß 2-2 in Fig.
1;
Fig. 3 eine Schnittdarstellung gemäß 3-3 in Fig.
1;
Fig. 4 eine Seitenansicht eines Hülsenteils, das
zu einer Drehmoment-Übertragungseinrichtung
des Werkzeughalters gehört;
Fig. 5 eine Vorderansicht des Hülsenteils;
Fig. 6 eine Vorderansicht des Werkzeughalters;
Fig. 7 und 8 den Fig. 2 und 3 entsprechende Schnittdarstellungen
im Leerlaufzustand des Hülsenteils;
Fig. 9 eine ausschnittsweise, vergrößerte Längsschnittdarstellung
des Werkzeughalters im
Leerlauf des Hülsenteils;
Fig. 10 eine ausschnittsweise, vergrößerte Längsschnittdarstellung
des Werkzeughalters unmittelbar
vor Wiederbeginn der Drehmomentübertragung
durch Drehung des Hülsenteils
in Gegenrichtung;
Fig. 11 und 12 den Fig. 2 und 3 entsprechende Schnittdarstellungen
im Zustand gemäß Fig. 10;
Fig. 13 eine schematische Darstellung der Verschiebung
einer zur Drehmomentübertragung
dienenden Kugel, die sich bei einer Umkehr
der Drehrichtung des Hülsenteils ergibt,
sowie die Verschiebung eines napfförmigen
Ringes aufgrund der Verschiebung der Kugel; und
Fig. 14 ein Diagramm, das in Abhängigkeit vom Werkzeugdurchmesser
verschiedene Drehmomente
zeigt, nämlich das der Bruchfestigkeit des
Werkzeugs zugeordnete Drehmoment, das maximale
Drehmoment bei Drehung in Normalrichtung
und das maximale Drehmoment bei
Drehung in Gegenrichtung.
Zunächst wird auf Fig. 1 eingegangen. Darin ist ein
drehbarer Werkzeughalter 10 dargestellt, zu
dem ein mit einem Hülsenabschnitt versehenes drehbares treibendes Element
12 gehört, das mit seinem einen Ende an einer nicht
dargestellten Spindel einer Bohrmaschine oder einer ähnlichen
Werkzeugmaschine lösbar befestigbar ist. Das drehbare
treibende Element 12 ist mit einem zylindrischen Halterkörper,
nämlich einem getriebenen Element 18, verbunden, das eine
Bohrung bzw. Ausnehmung 16 aufweist, die dazu dient, ein
Werkzeug 14, beispielsweise einen Gewindebohrer, aufzunehmen.
Diese Verbindung des treibenden Elementes 12 mit dem getriebenen
Element 18 ist durch Kugeln 22 hergestellt, die in einem
Muffenabschnitt 13 des drehbaren treibenden Elementes
12 angeordnet sind und in Eingriff mit einer Ringnut 20 stehen,
die am einen Ende des getriebenen Elementes 18 ausgebildet
ist. Die Kugeln 22 werden mit der Ringnut 20 dadurch
in Eingriff gebracht, daß das mit der Ringnut versehene Ende
des getriebenen Elementes 18 in das drehbare treibende Element
12 entgegen der Kraft einer Schraubenfeder 24 im drehbaren
treibenden Element 12 gedrückt wird. Die Verbindung
zwischen dem treibenden Element 12 und dem getriebenen Element
18 wird gelöst, indem das getriebene Element 18 aus dem
drehbaren treibenden Element 12 herausgezogen wird, während
gleichzeitig eine auf dem drehbaren treibenden Element 12
sitzende Hülse 28 in Axialrichtung des Werkzeughalters 10 entgegen
der Kraft einer Schraubenfeder 26 verschoben wird, so
daß die Kugeln 22 teilweise in Ausnehmungen 30 eintreten
können. Die vorstehend beschriebene Verbindung zwischen den
Elementen 12 und 18 sorgt nicht für Drehmomentübertragung.
Die Drehmomentübertragung wird mittels eines Hülsenteils 32
bewirkt, das einen Kupplungsabschnitt 34 aufweist, der mit
dem Muffenabschnitt 13 des treibenden Elementes 12 gekuppelt
ist, und das auf dem getriebenen Element 18 sitzt und in im
folgenden beschriebener Weise mit diesem in Eingriff steht.
Das getriebene Element 18 weist einen verdickten Abschnitt
36, d. h. einen Abschnitt mit größerem Außendurchmesser auf,
auf dessen Außenseite mehrere flache Nuten bzw. Kerben 38
ausgebildet sind. Das dargestellte Ausführungsbeispiel hat
sechs Nuten 38. Die Nuten 38 verlaufen in Axialrichtung des
Elementes 18 und weisen in Umfangsrichtung des verdickten
Abschnittes 36 Abstand voneinander auf (siehe Fig. 2). Der
Boden jeder Nut ist abgerundet. Ferner weist das getriebene
Element 18 zwei oder mehr Ausnehmungen 40 in demjenigen
Abschnitt seiner Außenseite auf, der sich an den verdickten
Abschnitt 36 anschließt. Das dargestellte Ausführungsbeispiel
hat vier Ausnehmungen 40 (siehe Fig. 3).
In das andere Ende des getriebenen Elementes 18 ist ein übliches
Futter 46 eingesetzt, zu dem eine Kugel 42 und eine
Schraubenfeder 44 gehören und das dazu dient, das Werkzeug
14 lösbar zu sichern.
Das Hülsenteil 32, das auf dem getriebenen Element 18 sitzt
und von einer Außenhülse 48 gehalten wird, weist an seinem
zum Kupplungsabschnitt 34, mittels dessen das Hülsenteil mit
dem drehbaren treibenden Element 12 gekuppelt ist, entgegengesetzten
Ende 49 zwei oder mehr nach innen ragende Vorsprünge
50 auf, die mit den Ausnehmungen 40 ausgerichtet
werden können. Das dargestellte Ausführungsbeispiel hat vier
Vorsprünge 50. Die Vorsprünge 50 können dadurch hergestellt
sein, daß die innere Umfangswand am Ende 49 des Hülsenteils
32 so hinterschnitten wird, daß miteinander nicht verbundene
dünnwandige Abschnitte 52 entstehen (siehe Fig. 3).
In der Außenseite des Hülsenteils 32 sind mehrere Langschlitze
54 ausgebildet, die Abstand voneinander aufweisen
und in denen jeweils lose ein Wälzkörper bzw. eine Kugel 56 sitzt, die mit einer
der Nuten 38 in Eingriff treten kann. Beim dargestellten
Ausführungsbeispiel sind sechs Langschlitze 54 vorgesehen.
Wie die Fig. 4 und 5 am deutlichsten zeigen, verläuft jeder
Langschlitz 54 im Hülsenteil 32 durch dessen Umfangswand
58 unter einem bestimmten Winkel bezüglich des Umfangs
des Hülsenteils 32 geneigt in Richtung zum Ende 49 des Hülsenteils.
Dies heißt mit anderen Worten, daß jeder Langschlitz
54 bezüglich der in Umfangsrichtung verlaufenden
Ränder der entgegengesetzten Enden des Hülsenteils eine Neigung
hat (siehe auch Fig. 13), damit sich eine bestimmte,
im folgenden noch beschriebene Wirkung ergibt.
Das Hülsenteil 32, das mit dem drehbaren treibenden Element
12 funktional verbunden ist, stellt einen Laufkäfig dar und
bildet zusammen mit den Kugeln 56, die in Eingriff mit den
Nuten 38 und somit dem getriebenen Element 38 treten können,
eine Übertragungseinrichtung zum Übertragen von Drehmoment
vom treibenden Element 12 zum getriebenen Element 18, d. h.
zum drehfesten Verbinden dieser Elemente miteinander.
Drehmoment wird vom Hülsenteil 32 zum getriebenen Element 18
so lange übertragen, wie die Kugeln 56 in den Nuten 38 sit
zen. Sobald die Kugeln 56 aus den Nuten 38 ausrücken, ist
die Drehmomentübertragung unterbrochen. Im folgenden wird
ein Haltemechanismus beschrieben, der die Kugeln 56 in ihren
Nuten 38 hält. Zu diesem Haltemechanismus gehört ein napfförmiger
Ring 62, der verschiebbar zwischen der Außenhülse
48 und dem getriebenen Element 18 sitzt und eine kegelstumpfförmige
Fläche 60 aufweist, an der die Kugeln 56 anliegen
können. Ferner gehört zu diesem Haltemechanismus eine
Feder 66, die zwischen einer Endplatte 64 der Außenhülse
48 und dem napfförmigen Ring 62 angeordnet ist. Der napfförmige
Ring 62 drückt die Kugeln 56 normalerweise aufgrund der
Kraft der Feder 66 gegen eines der Enden 54 a und 54 b der
Langschlitze 54, so daß der Ring dadurch Wälz- oder Rollbewegungen
der Kugeln 56 verhindert. Solange die Kugeln 56
aufgrund des vom napfförmigen Ring 62 ausgeübten Drucks unbeweglich
festgehalten werden, wird die beschriebene Drehmo
mentübertragung zum Werkzeug nicht unterbrochen.
Zum Werkzeughalter 10 gehört ferner eine Sperre, die eine
Verschiebung des napfförmigen Ringes 62 verhindern kann und
durch den sonst auf die Kugeln 56 wirkenden Ring 62 ausge
rückt hält. Diese Sperre besteht aus in den Ausnehmungen 40
im getriebenen Element 18 angeordneten Schraubenfedern 68
sowie Kugeln 70 mit einem so großen Durchmesser, daß sie in
die Ausnehmungen 40 passen. Wenn die Kugeln 70 an den Vor
sprüngen 50 des Hülsenteils 32 anliegen und während die Ku
geln 70 an einer inneren Umfangswand 63 des napfförmigen
Ringes 62 anliegen, befinden sich die Kugeln in den Ausneh
mungen 40, so daß sie die Verschiebung des napfförmigen Rin
ges 62 zulassen. Wenn dagegen die Kugeln 70 von den Vorsprün
gen 50 des Hülsenteils 32 freigegeben sind, werden sie von
den Schraubenfedern 68 aus den Ausnehmungen 40 herausge
drückt, so daß sie sich dann zwischen dem Hülsenteil 32 und
dem napfförmigen Ring 62 befinden und dadurch die Verschie
bung des napfförmigen Ringes 62 in Richtung zu den Kugeln 56
verhindern, so daß sich die Kugeln 56 nun bewegen können.
Das Hülsenteil 32 kann dann kein Drehmoment mehr zum getrie
benen Element 18 übertragen, sondern arbeitet im Leerlauf.
Durch geeignete Wahl der Federkraft der Feder 66 kann die
Haltekraft, mit der die Kugeln 56 in den Nuten 38 gehalten
werden, eingestellt werden. Durch die Auswahl bzw. Einstellung
der Federkraft der Feder 66 ist das maximale Drehmoment
festgelegt, das zum Werkzeug 14 übertragen werden kann.
Die Außenhülse 48 und die Endplatte 46, die das axial äußere
Ende der Außenhülse schließt, sind miteinander mit Hilfe eines
Innengewindes 72 am Innenumfang des axial äußeren Endes
der Außenhülse 48 und eines Außengewindes 74 verschraubt,
das am Außenumfang der Endplatte 46 ausgebildet ist. Das Ausmaß
der Zusammendrückung der Feder 66 ist durch die Drehstellung
der Endplatte 64 bestimmt, so daß dadurch die Haltekraft,
die vom napfförmigen Ring 62 auf die Kugeln 56 ausgeübt
wird, einstellbar ist.
In der Außenhülse 48 sind mehrere Gewindelöcher 78 ausgebildet,
die sich nahe dem axial äußeren Ende der Außenhülse
48 durch diese hindurch erstrecken. Ferner sind in der axial
bewegbaren Endplatte 64 mehrere Gewindelöcher 76 ausgebildet,
die in Umfangsrichtung Abstand voneinander haben, wie
dies am deutlichsten in Fig. 6 erkennbar ist. Die Außenhülse
48 und die Endplatte 64 werden in bestimmter Stellung
fest miteinander verbunden, indem eines der Gewindelöcher
76 in der Endplatte zur Deckung mit einem der Gewindelöcher
78 in der Außenhülse gebracht wird und indem in diese fluchtenden
Gewindelöcher eine Madenschraube 80 eingeschraubt
wird.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Fig. 2, 3 und
7 bis 14 die Funktion des vorstehend beschriebenen Werkzeughalters
erläutert.
Zunächst wird auf die Fig. 2 und 3 eingegangen. Im in diesen
Figuren dargestellten Zustand sitzen die Kugeln 56 in
den Nuten 38 im getriebenen Element 18, während gleichzeitig
die Kugeln 70, die auch als Leerlaufkugeln bezeichnet werden
können, von der radial inneren Umfangswand 63 des napfförmigen
Ringes 62 entgegen den Kräften der Schraubenfedern 68
in die Ausnehmungen 40 gedrückt werden, so daß der napfförmige
Ring 62 die Kugeln 56 in den Nuten 38 arretiert hält
(siehe auch Fig. 1). Wenn das zur Übertragungseinrichtung
gehörende Hülsenteil 32 in Normalrichtung gedreht wird, die
durch einen Pfeil F angegeben ist, wird Drehmoment zum getriebenen
Element 18 übertragen, so daß dieses ebenfalls in
Normalrichtung gedreht wird und dadurch das im getriebenen
Element sitzende Werkzeug 14 in Normalrichtung angetrieben
wird. Dabei erfüllt das Werkzeug 14 seine Funktion, indem es
beispielsweise in ein Werkstück ein Loch bohrt oder ein Gewinde
schneidet.
Während das Werkzeug 14 drehend angetrieben wird, nimmt der
vom Werkstück auf das Werkzeug 14 ausgeübte Widerstand allmählich
zu. Wenn das Werkzeug 14 auf einen Widerstand trifft,
der so hoch ist, daß das Werkzeug 14 selbst mit dem durch
entsprechende Auswahl bzw. Einstellung der Feder 66 bestimm
ten Drehmoment nicht mehr gedreht werden kann,
überwindet das Hülsenteil 32 den Widerstand der Feder 66 und
dreht sich um einen solchen Winkel, daß die Kugeln 56 aus
den Nuten 38 herausgedrückt werden, wie dies in Fig. 7 ge
zeigt ist. Während des Leerlaufs des Hülsenteils 32, in dem
keinerlei Drehmoment zum getriebenen Element 18 übertragen
wird, führt das Abwälzen der Kugeln 56 zu einer Verschie
bung des napfförmigen Ringes 62 in zur Kraft der Feder 66
entgegengesetzter Richtung, so daß sich der napfförmige Ring
von den Kugeln 70 trennt. Demzufolge sind die Kugeln 70
nicht mehr gesperrt, so daß sie von den Schraubenfedern 68
in den Raum zwischen dem Hülsenteil 32 und dem napfförmigen
Ring 62 gedrückt werden, wie dies in den Fig. 8 und 9 dargestellt
ist, und dadurch den napfförmigen Ring 62 an einer
Verschiebung in Richtung zu den Kugeln 56 hindern. Solange
die Kugeln 70 die in Fig. 8 dargestellte Stellung einneh
men, arbeitet das Hülsenteil 32 weiterhin im Leerlauf, und
solange das Hülsenteil sich in gleicher Richtung weiterdreht,
wird kein Drehmoment mehr zum getriebenen Element 18 übertragen.
Die erneute Übertragung von Drehmoment ist nicht
möglich, bis die Drehrichtung des Hülsenteils 32 umgekehrt
wird.
Um durch Umkehrung der Drehrichtung des Hülsenteils 32 die
Kugeln 56 wieder zum Eingriff mit den Nuten 38 zu bringen,
muß das Hülsenteil in Gegenrichtung um einen Winkel gedreht
werden, der zumindest gleich dem in Fig. 3 gezeigten Winkel
α ist, um den das Hülsenteil 32 relativ zum getriebenen Ele
ment 18 gedreht werden muß, damit die Vorsprünge 50 die Ku
geln 70 zurückdrücken können. Ferner muß das Hülsenteil 32
um einen Winkel gedreht werden, der der Länge der Längs
schlitze 54 in Umfangsrichtung entspricht. Der Grund dafür
liegt darin, daß bei Drehung des Hülsenteils in Normalrich
tung das Ende 54 a (siehe Fig. 4) jedes Langschlitzes 54 an
der zugehörigen Kugel 56 angreift, daß jedoch bei Drehung
des Hülsenteils 32 in Gegenrichtung das andere Ende 54 b je
des Langschlitzes an der zugehörigen Kugel 56 angreift.
Die Fig. 10, 11 und 12 zeigen den Zustand der Kugeln 56
und 70 unmittelbar vor dem erneuten Eingriff der Kugeln 56
mit den Nuten 38 nach Umkehrung der Drehrichtung des Hülsen
teils 32, die in Fig. 11 durch einen Pfeil R angedeutet ist.
Die Drehung des Hülsenteils 32 in Gegenrichtung bewirkt, daß
die Vorsprünge 50 die Kugeln 70 in die Ausnehmungen 40 drüc
ken. Wenn sich jede Kugel 70 erheut in der zugehörigen Aus
nehmung 40 befindet, kann der napfförmige Ring 62 wieder in.
Richtung zu den Kugeln 56 verschoben werden und dabei auf
die Kugeln 70 mit seiner inneren Umfangswand 63 drücken, während
er gleichzeitig einen Druck auf die Kugeln 56 ausübt
und diese dadurch in den Nuten 38 festlegt. Dadurch kann sich
dann das Hülsenteil 32 in Gegenrichtung ohne Unterbrechung
und ohne Schlupf drehen und dadurch das Werkzeug 14 in solcher
Richtung antreiben, daß es in seine Ausgangsstellung
zurückgebracht wird. Wenn das Hülsenteil aus dem in den Fig.
10, 11 und 12 dargestellten Zustand in Normalrichtung
gedreht wird, würde auch das Werkzeug 14 erneut in Normalrichtung
gedreht werden und die Werkstückbearbeitung fortsetzen.
Wegen der Schrägstellung bzw. Neigung der Langschlitze 54
ist die Drehung des Hülsenteils 32 im Gegensinn von einer
deutlichen Verlagerung der Kugeln 56 in Axialrichtung des
Hülsenteils begleitet. Dies ist besonders deutlich aus Fig.
13 erkennbar. Da der Langschlitz 54 mit der Umfangslinie
des Hülsenteils 32 einen Winkel R einschließt, besteht ein
axialer Lageunterschied zwischen der Position jeder Kugel
56 in Anlage am Ende 54 a des Langschlitzes 54 bei Normaldrehung
und der Position jeder Kugel 56 in Anlage am anderen
Ende 54 b des Langschlitzes 54 bei Gegendrehung, so daß dann,
wenn der Drehsinn des Hülsenteils von Normaldrehung, der
auch in 13 durch den Pfeil F angegeben ist, zum Dreh
sinn bei Gegendrehung, der durch den Pfeil R angedeutet ist,
geändert wird, die Kugel 56 nach rechts in Fig. 13 verla
gert wird und dadurch den napfförmigen Ring 62 in gleicher
Richtung verschiebt, was zu stärkerer Zusammendrückung der
Feder 66 führt. Dies bedeutet eine Erhöhung des maximalen
Drehmoments, wenn das Hülsenteil im Gegensinn gedreht wird.
In Fig. 14 sind in Abhängigkeit vom Werkzeugdurchmesser das
maximale Drehmoment Rt bei Gegendrehung, das maximale Dreh
moment Ft bei Normaldrehung und das der Bruchfestigkeit des
Werkzeugs entsprechende Drehmoment S dargestellt. Das Dreh
moment Rt ist vorzugsweise 20% größer als das Drehmoment Ft.
Wenn der Drehsinn des Hülsenteils von Gegendrehung zur Normaldrehung
geändert wird, werden die Kugeln 56 in solcher
Richtung verlagert, daß die Feder 66 sich etwas ausdehnen
kann. Daraus ergibt sich, daß das vom Hülsenteil zum getriebenen
Element übertragene maximale Drehmoment bei Drehung im
Gegensinn des Hülsenteils verschieden ist vom maximalen Drehmoment
bei Drehung im normalen Drehsinn. Und zwar ist das
erste Drehmoment größer als das letztgenannte.
Sobald die Übertragung des Drehmoments vom Hülsenteil zum
getriebenen Element aufgrund eines vom Werkstück auf das
Werkzeug ausgeübten erhöhten Widerstand unterbrochen worden
ist, dreht sich das Hülsenteil beim erfindungsgemäßen Werkzeughalter
in gleicher Richtung wie zuvor weiter, wobei eine
erneute Drehmomentübertragung nicht wieder erfolgt, sofern
nicht der Drehsinn des Hülsenteils umgekehrt wird. Der bei
Wiederbeginn der Drehmomentübertragung zum Werkzeug auftretende
Stoß wirkt, da der Drehsinn des Hülsenteils umgekehrt
worden ist, auf das Werkzeug in solcher Richtung, daß das
Werkzeug vom Werkstück getrennt wird, und nicht in der Richtung,
in der das Werkstück bearbeitet wird, so daß nicht die
Gefahr besteht, daß dadurch die Genauigkeit der Werkstückbearbeitung
beeinträchtigt wird.
Während das Werkzeug in entgegengesetzter Richtung gedreht
wird, um es in seine Ausgangsposition zurückzubringen, wird
zum Werkzeug ein Drehmoment übertragen, das größer als beim
Bohren, Gewindeschneiden oder Räumen des Werkstücks ist, so
daß das Werkzeug genau in seine Ausgangsstellung zurückgeführt
werden kann, ohne daß die Gefahr besteht, daß das Werkzeug
vom Werkstück festgehalten wird, was zu einer Beschäftigung
oder Zerstörung sowohl des Werkzeugs und des Werkstücks
als auch das Werkzeughalters führen könnte.
Claims (5)
1. Werkzeughalter mit einer Überlastsicherung, die
eine Verbindung zwischen einem treibenden Element, dessen
eines Ende als Hülsenabschnitt ausgebildet ist, und einem
getriebenen Element in einem ersten Drehsinn bei einem
bestimmten Überlastdrehmoment und in einem zweiten Drehsinn
bei einem größeren Überlastdrehmoment entkoppelt, wobei
die Verbindung zwischen dem treibenden und dem getriebenen
Element formschlüssig durch federbelastete Wälzkörper
erstellt ist, die bei Erreichen des Überlastdrehmoments
aus der formschlüssigen Verbindung ausgerückt werden und
hierbei einen in Axialrichtung verschiebbaren Druckring
gegen die Kraft einer Vorspannfeder verschieben, dadurch
gekennzeichnet, daß die Wälzkörper (56) käfigartig in
Schlitzen (54) aufgenommen sind, die wendelförmig in einer
Umfangswand (58) des Hülsenabschnitts verlaufen, und daß
die Wälzkörper bei Änderung des Drehsinns in der wendel
artigen Nut wandern und dadurch den Druckring unter Ver
änderung der Federvorspannung in axialer Richtung verschie
ben.
2. Werkzeughalter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
eine Sperre (40, 68, 70), mit der der Druckring (62) nach
erfolgter Axialverschiebung gegen die Kraft der Vorspannfe
der (66) in einer Position arretierbar ist, in der er die
Wälzkörper (56) nicht beaufschlagt.
3. Werkzeughalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich
net, daß die Sperre (40, 68, 70) eine Vielzahl von über dem
Umfang gleichmäßig verteilt im getriebenen Element (18)
angeordneten Sperrkörpern (70) aufweist, die in Radialaus
nehmungen (40) verschiebbar aufgenommen, nach außen federnd
vorgespannt und mit einer Schulterfläche des Druckrings
(62) in Eingriff bringbar sind, sobald die Wälzkörper (56)
nach Erreichen des Überlastdrehmoments aus der formschlüssigen
Verbindung mit dem getriebenen Element (18) ausgerückt
worden sind.
4. Werkzeughalter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich
net, daß der Hülsenabschnitt des treibenden Elements (12)
mit seinem dem Druckring (62) zugewandten Ende in den Druck
ring (62) eingreift und im Bereich der Sperrkörper (70)
eine entsprechende Anzahl von Ausnehmungen aufweist, die
von radial nach innen vorstehenden Vorsprüngen (50) vonein
ander getrennt sind.
5. Werkzeughalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich
net, daß die Vorsprünge (50) bei vorgegebenem Relativver
drehwinkel zwischen treibendem und getriebenem Element
die Sperrkörper (70) radial so weit nach innen drücken,
daß eine Verschiebebewegung des Druckrings (62) unter Ein
wirken der Vorspannfeder (66) einleitbar ist.
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