DE3716313A1 - Ueberlastkupplung fuer einen gewindeschneider - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Überlastkupplung für einen Ge­ windeschneider gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Beim maschinellen Gewindeschneiden muß dafür Sorge getragen werden, daß das Gewindeschneidwerkzeug nicht weiter ange­ trieben wird, wenn es auf einen Widerstand stößt, z. B. wenn es auf den Grund einer Sackbohrung stößt, um eine Beschädi­ gung des Werkzeuges und des bereits geschnittenen Gewindes zu verhindern. Es ist hierzu bekannt, den das Gewinde­ schneidwerkzeug aufnehmenden Halter mit einer Überlastkupp­ lung auszustatten, die die Antriebsverbindung unterbricht, wenn ein vorgegebenes Grenzdrehmoment überschritten wird.

Eine bekannte gattungsgemäße Überlastkupplung weist hierzu Kugeln auf, die durch einen federbelasteten Druckring axial in Vertiefungen eines angetriebenen Kupplungsteiles gehal­ ten werden. Wird das Grenzdrehmoment überschritten, so wer­ den die Kugeln gegen die Kraft des Druckringes aus den Ver­ tiefungen gehoben, um die Antriebsverbindung zu unterbre­ chen. Beim Durchdrehen der Kupplung im Überlastfall rasten die Kugeln ratternd in die auf einer Kreisbahn angeordneten Vertiefungen ein und aus. Dies stellt eine störende Ge­ räuschentwicklung dar. Insbesondere sind die stets durch den Druckring belasteten Kugeln einem starken Verschleiß unterworfen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Überlast­ kupplung für einen Gewindeschneider zu schaffen, die einem möglichst geringen Verschleiß unterworfen ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Überlastkupplung der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruches 1.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bei der erfindungsgemäßen Überlastkupplung werden die Ku­ geln, die das Drehmoment von dem angetriebenen Grundkörper auf den das Gewindeschneidwerkzeug verriegelnden Aufnahme­ körper übertragen, durch einen Kupplungsring ohne axiale Druckausübung in den vertieften Rillen des Grundkörpers ge­ halten. Blockiert das Gewindeschneidwerkzeug, z. B. wenn es auf den Grund einer Sackbohrung stößt, so rasten die Kugeln in die vertieften Rillen des Kupplungsringes ein, in denen sie ebenfalls wieder ohne axialen Druck laufen. Sowohl im eingekuppelten als auch im ausgekuppelten Zustand laufen somit die Kugeln ohne axialen Druck, so daß sie nur einem minimalen Verschleiß unterliegen. Im ausgekuppelten Zustand werden auch keine ratternden Geräusche verursacht. Nur wenn die Kugeln bei einem Blockieren des Gewindeschneidwerkzeu­ ges aus den Rillen des Grundkörpers in die Rillen des Kupp­ lungsringes einrasten, muß der Kupplungsring für diese Ein­ rastbewegung gegen eine axiale Federbelastung bewegt wer­ den, durch welche das Grenzdrehmoment bestimmt ist, bei welcher die Überlastkupplung auskuppelt.

Nach einem Auskuppeln der Überlastkupplung wird die Dreh­ richtung des Antriebs umgekehrt, wobei ein nur in einer Drehrichtung wirksamer Eingriffszapfen eine drehmomentüber­ tragende Verbindung zwischen dem Grundkörper und dem Kupp­ lungsring herstellt, um das Gewindeschneidwerkzeug aus dem erzeugten Gewinde herauszudrehen.

Die Überlastkupplung kann für beide Drehrichtungen des Ge­ windeschneidens eingesetzt werden, es muß nur der Ein­ griffszapfen für den jeweiligen Drehsinn vorgesehen werden. Dadurch werden die Herstellungs- und Lagerhaltungskosten reduziert.

Die axiale Federbelastung des Kupplungsringes wird durch Tellerfedern erzeugt, deren Kraft durch die Keilwirkung von Konusringen noch verstärkt wird, wodurch die Abmessungen, insb. die radialen Abmessungen, klein gehalten werden kön­ nen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 im axialen Halbschnitt die Überlastkupplung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 einen Querschnitt gemäß der Linie A-A in Fig. 1 und

Fig. 3a, 3b und 3c eine Teilabwicklung der Eingriffsteile der Über­ lastkupplung in verschiedenen Betriebszustän­ den.

Ein Grundkörper 10 weist einen Schaft 12 auf, mit welchem er drehfest und gegebenenfalls zum Längenausgleich axial verschiebbar an der Antriebsspindel der Gewindeschneidma­ schine gespannt wird. Der Grundkörper 10 nimmt koaxial ei­ nen Aufnahmekörper 14 auf, in welchem mittels einer Vier­ kantaufnahme 16 und eines Schnellverschlusses 18 das nicht dargestellte Gewindeschneidwerkzeug verriegelt wird. Zur Drehmomentübertragung von dem Grundkörper 10 auf den Auf­ nahmekörper 14 und damit auf das Gewindeschneidwerkzeug dient die nachfolgend beschriebene Überlastkupplung.

In einer den Aufnahmekörper 14 koaxial umschließenden kreisringförmigen Schulterfläche 54 des Grundkörpers 10 sind auf einem Kreis in gegenseitigem Winkelabstand sechs kreisbogenförmige Rillen 20 eingefräst. Jeder dieser Rillen 20 ist jeweils eine Kugel 22 zugeordnet. Auf der den Rillen 20 entgegengesetzten Seite der Kugeln 22 sitzt ein Kupp­ lungsring 24 koaxial auf dem Aufnahmekörper 14 und wird von diesem durch einen O-Ring 26 unter Reibung mitgenommen. In der den Kugeln zugewandten kreisringförmigen Stirnfläche 56 des Kupplungsringes 24 sind ebenfalls sechs Rillen 28 ein­ gefräst, die mit gleicher Kreisbogenform und gleichem ge­ genseitigem Winkelabstand auf dem gleichen Teilkreis ange­ ordnet sind wie die Rillen 20.

Der Aufnahmekörper 14 weist sechs in gleichem Winkelabstand angeordnete radial abstehende Käfigvorsprünge 30 auf, die zwischen dem Grundkörper 10 und dem Kupplungsring 24 je­ weils zwischen die Kugeln 22 greifen und diese in ihrem ge­ genseitigen Winkelabstand halten.

In dem zylindrischen Zwischenraum zwischen dem Grundkörper 10 und dem Aufnahmekörper 14 sind Tellerfedern 32 koaxial angeordnet. Diese stützen sich axial einerseits an einem Einstellring 34 ab, der mit einem Außengewinde in seiner axialen Lage in einem Innengewinde des Grundkörpers 10 ver­ stellbar ist. In dieses Innengewinde des Grundkörpers 10 ist weiter ein Konterring 36 eingeschraubt. Schraubbolzen 38, die sich an dem Konterring 36 abstützen, sind in den Einstellring 34 eingeschraubt, um diesen in seiner axialen Stellung im Gewinde zu sichern. Andererseits stützen sich die Tellerfedern 32 auf einem ersten Konusring 40 ab, der sich über einen Innenkonus auf einen Außenkonus eines zwei­ ten Konusringes 42 abstützt. Der zweite innere Konusring 42 ist über einen Kugelring 44 einerseits auf dem Aufnahmekör­ per 14 drehbar gelagert und andererseits axial an dem Kupp­ lungsring 24 abgestützt.

Der Kupplungsring 24 weist an seiner äußeren Mantelfläche sechs im gleichen Winkelabstand angeordnete achsparallele Nuten 46 auf. Außen an dem Aufnahmekörper 14 ist eine Blattfeder 48 angeschraubt, die an ihrem freien Ende einen Eingriffszapfen 50 trägt, der durch eine radiale Bohrung des Grundkörpers 10 in die Nuten 46 des Kupplungsringes 24 eingreifen kann. Der Eingriffszapfen 50 weist an seinem vorderen Ende eine Abschrägung 52 auf. In einer Drehrich­ tung des Grundkörpers 10 gegenüber dem Kupplungsring 24 (in Fig. 2 im Gegenuhrzeigersinn) gleitet der Eingriffszapfen 50 aufgrund dieser Abschrägung 52 gegen die Kraft der Blattfeder 48 aus den Nuten 46, während er im entgegenge­ setzten Drehsinn durch die Blattfeder 48 in den Nuten 46 gehalten wird.

Die Überlastkupplung arbeitet in folgender Weise:

Zum Schneiden eines Gewindes wird der Grundkörper 10 durch die Maschinenspindel angetrieben, wie dies in der Abwick­ lung der Fig. 3a durch den Pfeil dargestellt ist. Die Ku­ geln 22 befinden sich in den Rillen 20 des Grundkörpers 10 und werden durch die Stirnfläche 56 des Kupplungsringes 24 in diesen Rillen 20 gehalten. Da die Tellerfedern 32 ent­ spannt sind, übt der Kupplungsring 24 dabei keinen axialen Druck auf die Kugeln 22 aus. Diese haben vielmehr ein ge­ ringes axiales Spiel, das exakt mittels des Einstellringes 34 eingestellt werden kann. Die Kugeln 22 werden durch das in Drehrichtung des Grundkörpers 10 hintere Ende der Rillen 20 in Drehrichtung mitgenommen und nehmen ihrerseits über die Käfigvorsprünge 30 den Aufnahmekörper 14 zum Antrieb des Gewindeschneidwerkzeuges mit.

Der Eingriffszapfen 50 greift in eine der Nuten 46 ein, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Trotz der Drehung des Grundkörpers 10 im Gegenuhrzeigersinn in Fig. 2, wie durch den Pfeil dargestellt ist, gleitet der Eingriffszapfen 50 nicht über die Abschrägung 52 aus der Nut 46, da der Kupp­ lungsring 24 von dem Aufnahmekörper 14 durch den O-Ring 26 synchron mit dem Grundkörper 10 mitgenommen wird.

Stößt das Gewindeschneidwerkzeug auf einen Widerstand, z. B. auf ein Bohrungsgrund, so werden das Gewindeschneidwerkzeug und damit der Aufnahmekörper 14 festgehalten. Die Käfigvor­ sprünge 30 halten die Kugeln 22 fest, so daß diese nicht mehr von den Rillen 20 des Grundkörpers 10 mitgenommen wer­ den können. Bei der weiteren Drehung des Grundkörpers 10 in Pfeilrichtung in Fig. 3a werden daher die Kugeln 22 in Drehung versetzt, wie dies durch den Pfeil in Fig. 3a an­ gedeutet ist. Aufgrund des schräg ansteigenden hinteren En­ des der Rillen 20 werden die Kugeln dabei verstärkt in axialer Richtung gegen den Kupplungsring 24 gedrückt. Wird das mittels des Einstellringes 34 eingestellte Grenzdrehmo­ ment überschritten, so reicht dieser axiale Druck aus, um den Kupplungsring 24 gegen die Kraft der Tellerfedern 32 axial wegzudrücken. Die Drehung der Kugeln 22 bewirkt auf­ grund der wegen des axialen Druckes verstärkten Reibung ei­ ne Verschiebung des Kupplungsringes 24 in der in Fig. 3a durch den Pfeil angezeigten Richtung. Dadurch gelangen die Rillen 28 des Kupplungsringes 24 in den Winkelbereich der Kugeln 22, so daß diese in die Rillen 28 einrasten können, wie dies in Fig. 3b gezeigt ist. Da sich der Grundkörper 10 dabei in Umfangsrichtung gegen den Kupplungsring 24 ver­ dreht, wird der Eingriffszapfen 50 über seine Abschrägung 52 gegen die Kraft der Blattfeder 48 aus der Nut 46 heraus­ gehoben. In der nun erreichten ausgekuppelten Stellung, die in Fig. 3b gezeigt ist, sind die Kugeln 22 wieder ohne axialen Druck in den Rillen 28 und der Grundkörper 10 kann sich frei weiterdrehen, ohne daß die Kugeln 22 und damit die Käfigvorsprünge 30 und der Aufnahmekörper 14 mitgenommen werden.

Sobald ein Stillstand des Schneidwerkzeuges und das Aus­ kuppeln der Überlastkupplung festgestellt werden, wird die Antriebsrichtung der Maschinenspindel umgekehrt. Der Grund­ körper 10 dreht sich somit in entgegengesetzte Richtung, d. h. in Fig. 2 gegen die Pfeilrichtung im Uhrzeigersinn und in Fig. 3c in Pfeilrichtung. Bei dieser Drehung des Grundkörpers 10 gegenüber dem Aufnahmekörper 14 und dem durch Reibung auf diesem festgehaltenen Kupplungsring 24 kommt der Eingriffszapfen 50 wieder an eine der Nuten 46 und rastet unter der Wirkung der Blattfeder 48 in diese Nut 46 ein. In dieser Drehrichtung ist der Eingriffszapfen 50 nicht abgeschrägt, so daß durch die Drehung des Grundkör­ pers 10 der Kupplungsring 24 über den Eingriffszapfen 50 zwangsweise mitgenommen wird, wie dies in Fig. 3c darge­ stellt ist. Da der Aufnahmekörper 14 mit den Käfigvorsprün­ gen 30 noch feststeht, werden die Kugeln 22 durch die Kä­ figvorsprünge 30 festgehalten und gelangen über die in Fig. 3c gestrichelt gezeichnete Stellung wieder in die Ril­ len 20 des Grundkörpers 10. Die Überlastkupplung ist somit wieder eingekuppelt und nimmt bei der weiteren Drehung des Grundkörpers 10 dem Aufnahmekörper 14 und damit das Gewin­ deschneidwerkzeug wieder mit, um dieses aus dem erzeugten Gewinde herauszudrehen. Ebenso kann durch eine erneute Richtungsumkehr des Antriebs versucht werden, den Gewinde­ schneidvorgang fortzusetzen.

Aufgrund der steil ansteigenden Federcharakteristik der Tellerfedern 32 und der zusätzlichen Kraftverstärkung durch die Konusringe 40 und 42 kann ein hohes Grenzdrehmoment übertragen werden. Dennoch sind die Kugeln 22 während des eingekuppelten und des ausgekuppelten Zustandes ohne axia­ len Druck, ohne Reibung und damit ohne Verschleiß.

Bei einem Wechsel vom Schneiden eines Rechtsgewindes auf ein Linksgewinde kann die gesamte Vorrichtung unverändert bleiben. Es muß nur die Blattfeder mit dem Eingriffszapfen 50 gegen eine Blattfeder mit einem Eingriffszapfen ausge­ tauscht werden, dessen Abschrägung 52 in die entgegenge­ setzte Richtung weist.

Claims (7)

1. Überlastkupplung für einen Gewindeschneider, mit einem antreibbaren Grundkörper, mit einem das Gewindeschneid­ werkzeug aufnehmenden Aufnahmekörper, mit im eingekup­ pelten Zustand in Vertiefungen des Grundkörpers ein­ greifenden, das Drehmoment auf den Aufnahmekörper über­ tragenden Kugeln, die zum Auskuppeln gegen eine axiale Federbelastung aus den Vertiefungen des Grundkörpers ausrasten, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen des Grundkörpers (10) kreisbogenförmige Rillen (20) mit rampenförmig ansteigenden Enden sind, daß die Kugeln (22) im eingekuppelten Zustand in den Rillen (20) durch einen Kupplungsring (24) drucklos gehalten sind, daß der Kupplungsring (24) den Rillen (20) des Grundkörpers (10) entsprechende Rillen (28) aufweist, daß zur Erzeu­ gung der axialen Federbelastung auf den Kupplungsring (24) wirkende Tellerfedern (32) vorgesehen sind, daß die Kugeln (22) in Umfangsrichtung zwischen radialen Käfigvorsprüngen (30) des Aufnahmekörpers (14) angeord­ net sind, und daß die Kugeln (22) beim Auskuppeln unter axialer Verschiebung des Kupplungsringes (24) gegen die Kraft der Tellerfedern (32) in die Rillen (28) des Kupplungsringes (24) bewegbar sind und im ausgekuppel­ ten Zustand in diesen Rillen (28) drucklos gehalten sind.

2. Überlastkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Kupplungsring (24) unter Reibung drehbar und axial verschiebbar koaxial auf dem Aufnahmekörper (14) sitzt.

3. überlastkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß zur Erzeugung der Reibung ein O-Ring (26) in eine Umfangsnut des Aufnahmekörpers (14) eingesetzt ist.

4. Überlastkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Grundkörper (10) ein federbelasteter Eingriffszapfen (50) vorgese­ hen ist, der radial in achsparallele Nuten (46) am Außenumfang des Kupplungsringes (24) eingreift und der an seinem Eingriffsende eine in der einen Umfangsrich­ tung weisende Abschrägung (52) aufweist.

5. Überlastkupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß der Eingriffszapfen (50) mit einer Blattfeder (48) auswechselbar an dem Grundkörper (19) befestigt ist.

6. Überlastkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Tellerfedern (32) über zwei über Konusflächen zusammenwirkende Konusrin­ ge (40, 42) auf den Kupplungsring (24) wirken.

7. Überlastkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Tellerfedern (32) sich an einem axial in dem Grundkörper (10) verstell­ baren Einstellring (34) abstützen.