DE3105248A1

DE3105248A1 - Halter fuer gewindebohrer

Info

Publication number: DE3105248A1
Application number: DE19813105248
Authority: DE
Inventors: Wilbur N. 44022 Chagrin Falls Ohio Miles
Original assignee: Erickson Tool Co
Current assignee: Erickson Tool Co
Priority date: 1980-10-01
Filing date: 1981-02-13
Publication date: 1982-05-13
Also published as: GB2084061A; FR2490977B1; US4364694A; DE3105248C2; CA1152778A; IT1172227B; FR2490977A1; JPS5761416A; IT8167325A0; JPH022648B2; GB2084061B

Description

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Hintergrund der Erfindung

Aus dem Beispiel der US Patente 3 171 1*»5 und 3 211 773 von M.L. Benjamin et al ist es bekannt, einen Werkzeughal^rj tor axial gleitend in einem Gehäuse für federnde axiale Bewegung zu verkeilon, während das Gehäuse ein Drehmoment auf den Werkzeughalter überträgt. Keilanordnungen, wie sie in diesen Patenten unter hohen Drehlasten offenbart werden, verursachen entweder eine starke Gleitreibung zwischen den Keilen und den· Gleitflächen der Keile, oder einen stark reibenden Kontakt zwischen der Schaftseite des Werkzeughalters und der Pührungsbohrung der Gehäusebuchse.

Um den reibenden Widerstand gegen die relative axiale Be-15' wegung eines Werkzeughalters mit Bezug auf ein Gehäuse zu reduzieren, wurde z.B. um US Patent 3 091 473 von BiIz vorgeschlagen, Drehmoment übertragende Kugeln in axial verlaufenden Nuten des Werkzeughalters und des Gehäuses zu verwenden. In solchen Konstruktionen kann jedoch die axiale Bewegung des Werkzeughalters und des Gehäuses ein Rutschen der Kugeln verursachen und sogar eine Abweichung von einer Minute im Winkelabstand der Nute kann zu einem Zustand führen, in dem das gesamte Drehmoment auf eine einzige Kugel beaufschlagt wird, wobei der Schaft des Werkzeughalters in stark reibende Berührung mit der Gehäusebohrung tritt, während der Werkzeughalter und das Gehäuse eine relative axiale Bewegung ausführen.

Zusammenfassung der Erfindung

Im Gegensatz zu dem Vorgesagten weisen der vorliegende Werkzeughalter und das Gehäuse keilförmige Verzahnungen auf, die eine relativ axiale Bewegung mit geringer Reibung des Werkzeughalters und dos Gehäuses mit einem Drehmoment gewährleisten, das gleichmässig zwischen den Verzahnungen

verteilt ist, wobei die Verzahnungen in nicht rutschender Rollberührung mit parallelen, sich axial erstreckenden Flächen entsprechnder Nute im Halterschaft und in Antriebsblöcken befinden, die sich durch Schlitze Gehäuseschaft erstrecken und durch einen Haltering befestigt sind, der in Spielfassung die Buchse umfasst, um die Antriebsblöcke des Werkzeughalters koaxial in der Gehäusebuchse zu halten, ohne dass der Werkzeugschaft seitlich in reibenden Kontakt mit der Buchse der Gohäusebohrung gleitet. Ausserdem weisen der Werkzeughalter und das Gehäuse eine einfache neuartige Federverbindung untereinander auf, die so angeordnet ist, dass beide Federn elastisch einer relativen axialen Bewegung in einer Richtung widerstehen, während nur eine Feder elastisch einer relativen Bewegung in die entgegengesetzte Richtung entgegenwirkt.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die im Anhang beigefügte Zeichnung zeigt folgendes: 20

Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines erfindungsgomässen Werkzeughalterzusammonbaus;

Fig. 2 ist ein Querschnitt in vergrössertem Masstab entlang der Linie 2-2 aus Fig. 1; und

. Fig. 3, 4 und 5 sind Ansichten entlang den jeweiligen Linien 3-3, 4-4 und 5-5 aus Fig. 2

Detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsart

Wie in Fig. 1 gezeigt, enthält der dargestellte Werkzeughalterzusammenbau 1 ein Gehäuse 2, das an einem EmIo einen Schaft 3 aufweist, der zum Beispiel auf einer Gewindespindel einer Werkzeugmaschine montiert wird, und der an seinem

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anderen Ende eine Buchse 4 aufweist, die axial gleitend den Schaft 5 eines Werkzeughalters 6 aufnimmt, der z.B. ein kompensierender Antriebszapfen sein kann, wie er z.B. im US-Patent 2 778 648 von M.L. Benjamin et al gezeigt ist und der einen Patronenspannkopf 7 od.dgl. aufweist, um die Achse eines Werkzeugs T oder eines ähnlichen Werkzeuges . koaxial zum Schaft 5 zu ergreifen. Die Bohrungsdurchmesser des Schaftes 5 und der Buchse 4 sind mit engen Toleranzen versehen, so dass z.B. der maximale Unterschied zwischen den jeweiligen Durchmessern o,002 Zoll und der minimale Unterschied 0,001 Zoll beträgt.

Um eine axial elastische Federverbindung zwischen dem Werkzeughalter 6 und dem Gehäuse 2 zu gewährleisten, weist der Schaft 5 einen abgestuften Ansatz 8 auf, der sich zwischen einer Muffe 9 erstreckt, die im Gehäuse 2 durch Einstellschrauben 10 befestigt ist und welche einen Plansch 11 bildet, der in eine Scheibe 12 eingreift, wobei die Scheibe 12 in eine Schulter 14 des Ansatzes 8 eingreift. Die durch einen Schnappring 16 am kleineren Ende des Ansatzes 8 gehaltene Scheibe 15 steht mit einer Schulter 17 im Gehäuse 2 im Eingriff. Eine Spiralfeder 18 ist zwischen den Scheiben 12 und 15 zusammengedrückt und koaxial innerhalb der Spiralfeder 18 ist eine zweite Spiralfeder 19 zwischen der Scheibe 15 und einer Schulter 20 des Ansatzes 8 zusammengedrückt. Selbstverständlich wird, wenn der Schaft 5 axial nach rechts mit Bezug auf das Gehäuse 2 bewegt wird, nur die Feder 18 zusammengedrückt, um elastisch einer solchen axialen Bewegung entgegenzuwirken, und wenn der Schaft 5 axial nach links mit Bezug auf das Gehäuse 2 bewegt wird, so werden beide Federn 18 und 19 zusammengedrückt, um elastisch einer axialen Bewegung durch Bewegung der Scheibe 12 und der Schulter 20 gegen die Scheibe 15 entgegenzuwirken, wobei die letztgenannte Scheibe durch ihren Eingriff mit der Schulter 17 im Gehäuse 2 gegen Bewegung gesichert ist.

Um den Schaft 5 drehfest mit Bezug auf die Buchse 4 zu verkeilen, ist der Schaft 5 mit drei im gleichen Abstand von 90° angeordneten V-förmigen Nuten 21 versehen, die sich axial von dem Schaft 5 erstrecken. Die Buchse 4 weist drei sich axial erstreckende Radialschlitze 22 auf, in die Antriebsblöcke 23 mit leichtem Umfangsspiel eingepasst sind, wobei jeder Antriebsblock 23 mit einer inneren V-förmigen 90° Nut 24 versehen ist, wobei die V-förmigen Nute 24 der Antriebsblöcke 23 mit den jeweiligen V-förmigen Nuten 21 des Schaftes 5 Öffnungen rfdt rechteckigem Querschnitt bilden und damit zwei Paar rechtwinklig verbundene parallele Flächen bilden. Die Vertikalen der Nute 21 und 24 liegen in radialen Ebenen, die durch die Achse von Schaft 5 verlaufen. In jeder dieser Öffnungen mit rechteckigem Querschnitt ist ein Paar von rechtwinklig verbundenen zylindrischen Rollen 25-26 angeordnet, deren Endflächen im leichten Abstand von den benachbarten Flächen der Nute 21 und 2 4 angeordnet sind und deren zylindrische Flächen in rollendem Eingriff mit dem jeweiligen Paar paralleler Flächen dieser rechteckigen öffnung stehen.

Wenn während dem Bohrvorgang das Drehmoment in der in Fig. durch einen Pfeil angegebenen Richtung verläuft, so stehen die Rollen 25 zwischen einem Paar paralleler Flächen der Schaftnute 21 und der Nute 24 der Antriebsblöcke im Eingriff und die relative axiale Bewegung des Werkzeughalters 6 und des Gehäuses 2 gegen die Feder 18 bewirkt ein Rollen der Rollen 25 entlang den Nuten 21 und 24 mit minimalem Reibwiderst and. Wenn z.B. beim Abschrauben des Werkzeuges T vom Werkstück das Drehmoment, wie durch den Pfeil in Fig. 4 gezeigt, in entgegengesetzter Richtung verläuft, so stehen die zylindrischen Flächen der anderen Rollen in rollendem Eingriff mit dem anderen Paar paralleler Flächen der Nute 21 und 24 des Schaftes und des Antriebsblocks, wie in Fig. 4 gezeigt, und gewährleisten so eine axiale Bewegung mit ge-

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ringem Widerstand des Werkzeughalters 6 mit Bezug auf Gehäuse 2. Nachdem die in Fig. 2 angezeigte Stellung erreicht ist, wird eine weitere axiale Bewegung durch Zusammendrücken der Federn 18 und 19 elastisch verhindert. 5

Um den Schaft 5 gegen seitliche Bewegung genau in reibender Berührung mit der Bohrung der Buchse 4 zu halten, enthält die Buchse 4 eine Antriebsblockhaltemuffe 27 (gehalten durch einen Schnappring 28), die mit einigen Tausendstel Spiel um die Buchse 4 angeordnet ist und die in die radialen Aussenflachen der Antriebsblöcke 23 eingreift, um die Antriebsblöcke 23, die Verzahnungen 25 und 26 und den Schaft 5 in koaxialer Verbindung zu halten, damit das Drehmoment, trotz Fehlern in Minutengrösse im Abstand zwischen den Nuten 21 und den Schlitzen 22, gleichmässig verteilt wird.

Wie bereits weiter oben gesagt, weisen die Antriebsblöcke ein geringes Periphalspiel zu den jeweiligen Buchsenschlitzen 22 auf, und zum Beispiel können die Antriebsblöcke 23 und die Weiten der Schlitze 22 so toleriert sein, dass der Mindestabstand 0,004 Zoll und der Höchstabstand 0,010 Zoll beträgt .

Wie in der Technik bekannt, ist der Vorschub der Gewindespindel, an der der Schaft 3 des Gehäuses befestigt ist, im allgemeinen kleiner als die Gewindesteigung des Bohrers T und daher wird, wenn der Bohrer T ein Loch in ein Werkstück bohrt, sich der Werkzeughalter 6 nach rechts mit Bezug auf das Gehäuse 2 bewegen, wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, um die äussere Feder 18 zusammenzudrücken, während das Drehmoment auf die Rollen 25 beaufschlagt wird, die in rollendem Eingriff mit einem Paar der Flächen der Nute 21 und 24 des Schaftes und des Antriebsblocks stehen. Wenn jedoch das Werkzeug T von dem Werkstück abgeschraubt wird, so zieht sich der Werkzeughalter 6 schneller zurück, als

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das Gehäuse 2 und daher werden, nachdem der Werkzeughalter 6 und das Gehäuse 2 die in Fig. 2 gezeigte Stellung erreicht haben, beide B'edern IB und 19 zusammengedrückt, um elastisch einer relativen axialen Bewegung in dieser Richtung entgegenzuwirken, während das Drehmoment von den Rollen 26 aufgenommen wird, die in rollendem Eingriff mit dem anderen Paar paralleler Flächen der Nute 21 und 24 des Schaftes und des Antriebsblockes stehen.

Aufgrund der linearen Berührung der Rollen 25-26 mit den Nuten 21 und 24 ist der hier beschriebene Werkzeughalter 1 fähig, unter hohen Drehbelastungen und vorbestimmten axialen Kräften, die von den Federn 18 und 19 bestimmt werden, zu arbeiten.

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Liste der Bezeichnungen

1	Werkzeughalterzusamraenbau
2	Gehäuse
3 -	Schaft
	Buchse
5 -	Schaft
6	Werkzeughalter
7 -	Patronenspannkopf
8	abgestufter Ansatz
9	Muffe
10	Einstellschraube
11 .-	Flansch
12	Scheibe
13
14	Schulter
15
16	Schnappring
17	Schulter
18	Spiralfeder
19	Spiralfeder
20	Schulter
21	Nut
J 2	Kadialschlitz
23 -	Antriebsblock
2iJ	V-förmige Nut
25	Rollen
26 -	Rollen
27 -	Haltemufie
28	Schnappring

Claims

Patentansprüche

fl.)werkzeughalterzusammenbau mit einem Gehäuse, das eine rohrförmige Buchse aufweist, in deren Wänden mindestens drei im gleichen Abstand angeordnete axial verlaufende Schlitze vorgesehen sind; mit einem Werkzeughalter mit einem sich koaxial in die Buchse erstreckenden Schaft; mit Verzahnungen, die das Gehäuse und den Halter gegen relative Drehbewegung festlegen und gleichzeitig eine axiale Bewegung erlauben; wobei die Verzahnungen mindestens drei im gleichen Abstand angeordnete axial verlaufende V-förmige Nute in dem Schaft aufweisen und wobei Antriebsblöcke in den jeweiligen Schlitzen an ihren radialen Innenflächen axial verlaufende V-förmige Nute aufweisen, die zwei Paare rechtwinklig zueinander angeordnete parallele Flächen mit den jeweiligen V-förmigen Nuten in den Schäften bilden, und Verzahnungen mit kreisförmigem Querschnitt in den V-förmigen Nuten, die in rollendem Eingriff mit einem Paar der anderen Flächen entsprechend der Richtung eines Drehmoments stehen, das auf die Verzahnungen während der relativen axialen Bewegung des Gehäuses und des Halters beaufschlagt wird; und eine Haltemuffe mit einer Spielpassung um die Buchse und die mit der radialen Aussenflache der Blöcke im Eingriff steht, um die Blöcke und Verzahnungen koaxial zum Schaft zu halten.
2. Zusammenbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertikalen der V-förmigen Nute in dem Schaft und den jeweiligen Antriebsblöcken in radialen Ebenen liegen, die durch die Schaftachse verlaufen.
3. Zusammenbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnungen ein Paar rechtwinklig zueinander angeordnete zylindrische Rollen enthalten, deren zylindrische , Flächen zwischen den jeweiligen Flächenpaaren der Nute jedes einzelnen Schaftes und des Antriebnb locke» im Kin- , griff stehen.
²J. Zusammenbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsblöcke eine Weite haben, die geringfügig kleiner ist, als die Weite der Schlitze, um die Notwendigkeit eines exakten Winkelabstandes der Schlitze und der Schaftnute zu umgehen.
5. Zusammenbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Federanordnung das Gehäuse und den Halter für relative axiale Bewegung verbinden.
6. Zusammenbau nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Federanordnung zwei Spiralfedern zwischen dem Gehäuse und dem Halter enthält, um das Gehäuse und den Halter elastisch in einer vorbestimmten axialen Stellung zu halten, wobei beide Federn elastisch einer relativen axialen Bewegung des Gehäuses und des Halters in einer Richtung von dieser axialen Stellung entgegenwirken und nur eine der Federn elastisch einer relativen axialen Bewegung des Gehäuses und des Halters in entgegengesetzter Richtung von dieser axialen- Stellung entgegenwirkt.
7. Zusammenbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft im Gleitsitz in der Buchse angeordnet ist, aber daran gehindert wird, unter hohem Druck gleitenden Kontakt mit der Buchse während einer relativen axialen Bewegung des Gehäuses und des Halters zu haben, indem das Drehmoment gleichmässig mittels der Verzahnungen übertragen wird.
8. Zusammenbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertikalen der V-förmigen Nute in dem Schaft und in den Antriebsblöcken in radialen Ebenen liegen, die durch die Schaftachse verlaufen, und dass die Verzahnungen ein Paar rechtwinklig zueinander angeordnete zylindrische Rollen mit einem Durchmesser enthalten, der gleich dem

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Abstand der jeweiligen Flächenpaare der Nute jeden Schafts und jeden Antriebsblocks ist und eine axiale Länge aufweisen, die etwas kleiner ist, als der Abstand dieser Flächen, damit sie nicht, wie bereits oben gesagt, den rollenden Eingriff der Rollen behindern.
9. Zusammenbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft einen abgestuften Ansatz aufweist; dass in dem Gehäuse eine Muffe befestigt ist, die damit im axialen Abstand angeordnete erste und zweite Schultern bildet, die mit entsprechenden ersten und zweiten Schultern dieses Ansatzes ausgerichtet sind; dans auf dem Ansatz erste und zweite Scheiben beweglich angeordnet sind; dass eine erste Spiralfeder zwischen diesen Scheiben zusammengedrückt wird, um die Scheiben elastisch im Eingriff mit den jeweiligen ersten und zweiten Schultern zu halten; dass eine zweite Spiralfeder koaxial innerhalb der ersten Spiralfeder angeordnet ist, die zwischen der ersten Scheibe und einer dritten Schulter des Ansatzes zusammengedrückt wird, wodurch einer axialen Bewegung des Schaftes in einer Richtung elastisch durch zusätzliches Zusammendrücken nur der ersten Feder durch Bewegung der ersten Scheibe durch die erste Schulter des-Ansatzes gegen die zweite Scheibe entgegengewirkt wird und einer axialen Bewegung des Schaftes in die entgegengesetzte Richtung elastisch durch zusätzliches Zusammendrücken der ersten und zweiten Spiralfeder durch Bewegung der zweiten Scheibe durch die zweite Schulter des Ansatzes und der dritten Schulter gegen die erste Scheibe entgegengewirkt wird.

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