DE3023323C2 - Gewindebohrspindel - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gewindespindel nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei der gattungsgemäßen bekannten Gewindebohrspindel gemäß DE-AS 26 18 521 wird der Gewindebohrer lediglich durch Umkehrung der Drehrichtung des zylindrischen treibenden Teils mit dem Werkstück außer Eingriff gebracht, wobei der radiale Kupplungsteil durch die Kraft einer Druckfeder mit die gleiche axiale Lage einnehmenden axialen Kupplungsteilen in Eingriff gebracht wird, während der zylindrische Teil ortsfest gehalten wird. Der zylindrische treibende Teil kann daher nicht zurückgezogen (angehoben) werden, bevor die axialen Kupplungsteile mit dem radialen Kupplungsteil in Eingriff gekommen sind, da sie durch das Zurückziehen axial außer Eingriff gebracht würden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gewindebohrspindel der gattungsgemäßen Art anzugeben, bei der ein unverzögertes Zurückziehen relativ zum Bohrloch möglich ist, nachdem die gewünschte Bohrtiefe erreicht ist.

Die im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Lösung dieser Aufgabe stellt dies sicher.

Dabei bewirkt der erste (oder obere) axiale Kupplungsteil zwar in ähnlicher Weise wie die axialen Kupplungsteile bei der gattungsgemäßen Gewindebohrspindel einen unmittelbaren Antrieb des Gewindebohrers, doch bewirkt der zweite (oder untere) axiale Kupplungsteil lediglich einen Rückwärtsantrieb, der im gattungsgemäßen Falle über die gleichen axialen Kuppkingsteile bewirkt wird.

Der Gewindebohrer kann daher durch Rückwärtsdrehung und Zurückziehen (Heben) des erstell zylindrischen Teils rasch aus dem Bohrloch entfernt werden.
Nachstehend wird die Erfindung anhand einer Zeichnung bevorzugter Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine erfindungsgemäße Gewindebohrspindel in Seitenansicht und teilweise im Schnitt in ihrem normalen Zustand,

Fig.2 eine Explosionsdarstellung von Teilen der Spindel,

F i g. 3 den Schnitt III-III der F i g. 1,
F i g. 4 den Schnitt IV-IV der F i g. 1,
F i g. 5a, 5b und 5c vertikale Axialschnitte der Spindel zur Darstellung ihrer Wirkungsweise, wobei die Spindel schematisch dargestellt ist, um ihre Wirkungsweise besser erkennen zu können,

F i g. 6 eine schematische Darstellung einiger Spindelteilc zur Darstellung ihrer Wirkungsweise,

F i g. 7 eine ähnliche Ansicht wie die nach F i g. 1, die ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel de Erfindung in seinem lormalen Zustand darstellt, und

Fi g. 8 einen Teilschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Die nachstehend gewählten Bezeichnungen für die relative Lage einzelner Teile, wie »oben« oder »unten«, und ähnliche Bezeichnungen für Bewegungsrichtungen dienen lediglich zur Vereinfachung der Beschreibung, da die beschriebene Vorrichtung vor und während der Benutzung verschiedene Lagen aufweisen kann.

Die Bohrspindel nach den F i g. 1 bis 6 hat einen zylindrischen Teil, nachstehend treibenden »Zylinder« 1 genannt, mit einem einteilig damit verbundenen Schaft 3 an seinem oberen Ende, der von einer Gewindebohrmaschine antreibbar ist. Wie am besten aus F i g. 5 zu ersehen ist, ist der untere Abschnitt des Zylinders 1 rohrförmig ouer hohl und an seinem unteren Ende offen. Eine Aufnahmewelle oder ein getriebener Teil 5 erstreckt sich koaxial nach oben in das Innere des Zylinders 1 und weist ein Spannfutter 7 auf, das an seinem unteren Ende befestigt ist und zum Befestigen eines Werkzeugs, z. B. eines Gewindebohres, dient. Ein ringförmiger Teil 9 ist an einem inneren, unteren Wandabschnitt des Zylinders 1 mittels einer Feststellschraube 11 befestigt, und die Welle 5 ist in dem Teil 9 drehbar und axial verschiebbar gelagert.

Ein getriebener radialer Kupplungsteil in Form eines Stiftes 13, dessen Querschnitt beispielsweise quadratisch, rechtwinklig oder kreisförmig sein kann, erstreckt sich radial in einen oberen Teil der Aufnahmewelle 5, und das eine Ende des Stiftes 13 ragt aus der Welle 5 hervor. Der Stift 13 ist mittels einer Schraube 15 lösbar an der Welle 5 befestigt. Er ist hinreichend kurz, um sich zusammen mit der Welle 5 im Zylinder 1 zu drehen. Eine

bO Druckfeder 17 ist zwischen einem Ring 19, der unter dem Kupplungsstift 13 und um die Welle 5 herum angeordnet ist, und dem ringförmigen Teil 9 angeordnet. Die Feder 17 umgibt die Welle 5 und drückt sie nach oben in den Zylinder 1, so daß sie elastisch aufgehängt ist.

b5 In dem treibenden Zylinder 1 ist mindestens eine Öffnung ausgebildet, bei der es sich in diesem Ausführungsbeispiel um einen sich axial durch einen oberen Abschnitt der Zylinderseitenwand erstreckenden Schlitz 23

(F i g. 2) handelt, in dem ein innerer radialer Abschnitt eines ersten axialen Kupplungsteils, hier eines axialen Kupplungsstiftes 25, verschiebbar gelagert ist Der Stift 25 hat vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt und kann mit dem vorstehenden Ende aes radialen Kupplungsstifts 13 zur Anlage gebracht werden. Zwischen dem Zylinder 1 und der Welle 5 .st ein ringförmiger Halter 27 (F i g. 2) verschiebbar gelagert, der normalerweise am radialen Stift 13 anliegt. Der Halter 27 ist mit einer axialen Nut 29 versehen, die an ihrem untei en Ende offen ist und einen oberen Teil des inneren radialen Abschnitts des axialen Stiftes 25 aufnimmt, so daß die Abwärtsbewegung des Halters 27 durch den axialen Stift 25 und den Schlitz 23 des Zylinders 1 begrenzt wird. An einer inneren, unteren Wand des Halters 27 ist ein ringförmiger Teil oder Ring 31 (F i g. 2) angeformt oder befestigt, der eine radiale Stufe 33 oder Schulter bildet. Zwischen der Stufe 33 und der der Boden- oder Unterseite zugekehrten Endwand des Innenraumes des Zylinders 1 ist eine Druckfeder 35 angeordnet, die den axialen Stift 25 im Halter 27 nach unten drückt.

Die Kraf'. der Feder 35 ist größer als die der Feder 17, so daß, obwohl der radiale Stift 13 gegen das untere Ende des Halters 27 drückt und normalerweise am axialen Stift 25 anliegt, die Welle 5 normalerweise durch die obere Feder 35 nach unten gedrückt wird, um zu verhindern, daß das obere Ende der Welle 5 an die innere Endwand des treibenden Zylinders 1 stößt, so daß Stöße und eine Beschädigung der Spindel beim Gewindebohren vermieden werden.

Der treibende Zylinder 1 ist ferner mit mindestens einem zusätzlichen axialen Schlitz 37 versehen, der durch die untere Seitenwand verläuft und in dem ein radialer Teil eines zweiten axialen Stifts 39 verschiebbar ist. Der Abstand des Bodens des oberen Schlitzes 23 vom oberen Ende des unteren Schlitzes 37 muß größer als die Höhe des radialen Stifts 13 sein, so daß sich der Kupplungsstift 13 unter bestimmten Betriebsbedingungen zwischen den treibenden Kupplungsstiften 25 und 39 verschieben kann. Das vorstehende Ende des radialen Kupplungsstifts 13 kann sich auch an den zweiten axialen Stift 39 anlegen. Hinsichtlich der Festigkeit des Zylinders 1 ist es vorteilhaft, die Schlitze 23 und 37 winkelmäßig bzw. in Umfangsrichtung relativ zueinander zu versetzen. Ein unterer ringförmiger Halter 41, der zwischen der Innenseite des Zylinders 1 und der Feder 17 axial verschiebbar gelagert ist und die Welle 5 umgibt (siehe Fig. 5), ist mit mindestens einer axialen Nut 43 (F i g. 2) versehen, die am oberen Ende offen ist. Ein unterer Teil des inneren radialen Teils des zweiten axialen Stiftes 39 greift in die Nut 43 ein, so daß die Aufwärtsbewegung des unteren Halters 41 begrenzt ist. Zwischen dem Halter 41 und dem ringförmigen Teil 9 ist eine Druckfeder 45 angeordnet, die den zweiten axialen Stift 39 nach oben drückt.

Auf der Außenseite des ringförmigen Teils des Zylinders 1 ist ein äußerer Haller b/w. eine Hülse 47 angebracht, die die axialen Stifte 25 und 39 in Einbaulage hält. Die Hülse 47 wird zwischen einem Anschlagring 49, der an ihrem unteren Ende anliegt, und einer an der Außenseite des Teils 1 ausgebildeten Schulter 50 axial festgehalten.

Fig. 7 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel, bei dem sich ein radialer Stift 51, der dem Stift 13 entspricht, diametral durch die Welle 5 erstreckt. Anstelle des Stiftes 25 sind zwei obere Kupplungsstifte 52 und anstelle des Stiftes 39 zwei untere Kupplungsstifte 53 vorgesehen. Die Stifte 52 sind in zwei oberen axialen Schlitzen, die dem Schlitz 23 im Teil 1 entsprechen, und die Stifte 53 in zwei unteren axialen Schlitzen, die dem Schlitz 37 im Teil 1 entsprechen, angeordnet. Ansonsten ist das Ausführungsbeispiel nach F i g. 7 im wesentlichen gleich dem in den Fig. 1 bis 6 dargestellten. Die Ausführungsform nach F i g. 7 wird bevorzugt, weil sie wegen der zusätzlichen Stifte 51,52 und 53 eine höhere Festigkeit aufweist. Obwohl die beiden oberen axialen Schlitzs 23 im zylindrischen Körper in gerader Linie mit den

ίο beiden unteren Schlitzen 37 liegend dargestellt sind, wird eine in Umfangsrichtung versetzte Anordnung der beiden Schlitzpaare relativ zueinander bevorzugt.

Während des Betriebs wird ein Gewindebohrer für ein rechtsgängiges oder ein linksgängiges Gewinde im Spannfutter 7 eingespannt. Im Normalzustand der Teile, z. B. vor Beginn des Gewindebohrens, der in F i g. 5a dargestellt ist, liegt der radiale Kupplungsstift 13 am unteren Ende des oberen axialen Kupplungsstifts 25 an. Wenn ein rechtsgängiges Gewinde gebohrt werden soll, wird der Zylinder 1 in der entsprechenden Richtung gedreht und nach unten in Richtung auf das Werkstück verschoben. Die Abwärtsbewegung wird solange fortgesetzt, bis der Gewindebohrer das Werkstück berührt. Dadurch wird die Abwärtsbewegung der Welle 5 kurzzeitig angehalten, doch wird der Zylinder 1 normalerweise ein weiteres kurzes Stück nach unten verschoben, wodurch bewirkt wird, daß die Welle 5 sofort gegen die Kraft der Feder 35 nach oben gedrückt oder in den Zylinder 1 zurückgeschoben wird. Diese Lage ist in Fig.6A dargestellt. Während die Welle 5 durch den Zylinder 1 aufgrund des Zur-Anlage-Kommens der Kupplungsstifte 25 und 13 gedreht wird, schneidet der Gewindebohrer in das Werkstück, so daß sich die Welle 5 in dem Maße nach unten bewegt, wie Gewinde in das Werkstück geschnitten wird. Da sich die Spindel weiterdreht, während der Zylinder 1 axial feststeht, bewegt sich die Welle 5 nach unten aus dem Zylinder 1 gegen die Kraft der Feder 17 heraus, und der radiale Stift 13 gleitet an dem axialen Stift 25 entlang, während das Gewinde in das Werkstück geschnitten wird. Diese Lage ist in den F i g. 6B und bC dargestellt. Wie die F i g. 5b und 6D zeigen, kommen die Stifte außer Eingriff, wenn die Oberseite des radialen Stiftes 13 das untere Ende des axialen Stiftes 25 erreicht hat. so daß die Drehung der Welle 5 anhält und der Zylinder 1 leerläuft, während sich der Stift 13 zwischen und außer Eingriff mit den Stiften 25 und 39 befindet.

Um den Gewindebohrer aus dem Werkstück zu entfernen, wird der Zylinder 1 in entgegengesetzter Richtung gedreht und hochgezogen (siehe F i g. 6E). so daß der radiale Stift 13 jetzt mit dem unteren axialen Kupplungsstifte 39 in Eingriff kommt (siehe F i g. 5c. 6F und 6G). Eine Drehung der Welle 5 entgegengesetzt zu der Richtung, in der sie beim Gewindebohren gedreht wird, trennt den Gewindebohrer vom Werkstück. Die Drehung des Zylinders 1 und der Welle 5 durch die Anlage der Stifte 39 und 13 bewirkt daß der Gewindebohrer aus der Gewindebohrung herausgeschraubt wird und der Stift 13 solange an der Seite des Stiftes 39 entlang-

faO gleitet, bis der Stift 13 über das obere Ende des Stiftes 39 hinweggedreht wird. Normalerweise ist der Gewindebohrer an dieser Stelle mit dem Werkstück außer Eingriffgekommen.

Die Spindel kann auch zum Linksgewindebohren verwendet werden, indem der Zylinder einfach in entgegengesetzter Richtung gedreht wird.

Die Spindel hält den Gewindebohrvorgang selbsttätig in einer vorbestimmten Tiefe an, weil der Stift 13 in

der beschriebenen Weise mit dem Stift 25 außer Eingriff kommt. Die Tiefe hängt vom Abstand des unteren Endes des Stiftes 25 und der Oberseite des Stiftes 13 zu Beginn des Gewindebohrvorgangs ab.

Wie schon erwähnt wurde, gestattet die Feder 35 eine elastische Aufwärtsverschiebung des Halters 27 und der Welle 5, so daß sie Stöße auffängt. Die Feder 45 stützt den Ring 41 und den Stift 39 elastisch ab und ermöglicht die Aufwärtsbewegung des Zylinders 1, wenn der Gewindebohrer außer Eingriff komniit, obwohl der Stift 13 unmittelbar über dem Stift 39 liegen kann, wenn der Zylinder 1 nach oben bewegt wird.

F i g. 8 stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel dar. das im wesentlichen dem nach Fig.7 entspricht, bei dem jedoch Kugeln anstelle der Stifte f>2 und 53 vorgesehen sind. Anstelle jedes Stiftes 52 sind mindestens eine und vorzugsweise mehrere Kugeln 54 vorgesehen, und anstelle des Stiftes 53 sind mindestens eine und vorzugsweise mehrere Kugeln 55 vorgesehen. Diese Kugeln gestatten wegen ihrer geringeren Reibung eine leichtere Verschiebung als Stifte und können anstelle der axialen Stifte 25, 39, 52 und 53 bei den anderen Ausführungsbeispielen vorgesehen sein.

Wie man sieht, ist die neue Gewindcbohrspindel nicht nur einfach im Aufbau, sondern auch für beide Drehrichtungen verwendbar, indem für das jeweils gewünschte Rechts- oder Linksgewinde ein entsprechender Gewindebohrer verwendet und die Spindel in der entsprechenden Richtung gedreht wird, so daß die Spindel beim Gewindebohren in verschiedenen Richtungen nicht ausgetauscht zu werden braucht. Das Gewindebohren kann dadurch selbsttätig in einer gewünschten Tiefe angehalten werden, indem die axiale Lage des zylindrischen Körpers relativ zum Werkstück während des Gewindebohrens vorherbestimmt wird. Der Gewindebohrer kann durch einfaches Rückwärtsdrehen und Anheben der Spindel aus dem Werkstück entfernt werden. Ein Stoß, der zu Beginn des Eingriffs des Gewindebohrers ins Werkstück auftritt, wird durch die Feder 35 aufgefangen, die ihrerseits das Einschneiden des Gewindebohrers in das Werkstück unterstützt. Ferner können die der Abnutzung unterliegenden Kupplungsstifte ieicht ausgewechselt werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

45

50

55

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Gewindebohrspindel mit einem im wesentlichen zylir.-drischen treibenden Teil (1) und einem koaxial dazu angeordneten, den Gewindebohrer aufnehmenden getriebenen zylindrischen Teil (5), die axial gegen Federkraft relativ zueinander verschiebbar und mittels eines am getriebenen Teil radial angeordneten Kupplungsteils über einen bestimmten Bohrtiefenbereich drehfest miteinander verbunden sind, wobei der erste Teil (1) einen ersten Schlitz (23) und einen zweiten Schlitz (37) in seiner Seitenwand aufweist, in die je ein erster und ein zweiter axialer Kupplungsteil (25, 39; 52, 53; 54, 55) eingreift und mit dem radialen Kupplungsteil (13; 51) über einen bestimmten Bohrtiefenbereich zur Anlage bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Schlitz (23, 37) axial auseinander liegen und für den radialen Kupplungsteil (13; 51) zwischen dem ersten und zweiten axialen Kupplungsteil eine Leerlaufstellung besteht.

2. Gewindebohrspindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite axiale Kupplungsteil (25,39; 52,53; 54,55) in dem treibenden Teil (1) axial verschiebbar sind, daß der erste axiale Kupplungsteil (25; 52; 54) unter einer aus dem treibenden Teil (1) axial herausgerichteten Federvorspannung steht und daß der zweite axiale Kupplungsteil (39; 53; 55) unter einer in den treibenden Teil (1) hineingerichteten Federvorspannung steht.

3. Gewindebohrspindel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite axiale Kupplungsteil je aus zwei diametral auseinanderliegenden Stiften (52) bestehen.

4. Gewindebohrspindel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer der axialen Kupplungsteile mindestens eine Kugel (54; 55) aufweist.