DE3742725A1 - Vorschubvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine positive Vorschubvorrichtung, insbe­ sondere für ein kraftbetätigtes Werkzeug, beispielsweise eine von einem pneumatischen Motor angetriebene Bohrmaschine.

Die Erfindung vermittelt eine positive Vorschubvorrichtung beste­ hend aus: einer Eingangswelle; einer Ausgangswelle; und einem Ge­ triebezug zwischen diesen Wellen mit einem Zwischengetrieberad und einem Ausgangsgetrieberad, welches so angeordnet und ausgebildet ist, daß es zusammen mit der Ausgangswelle umläuft, wobei jedoch die Ausgangswelle durch das Ausgangsgetrieberad hindurch frei axial verschieblich ist; einem leer laufenden Getrieberad auf ei­ ner zum Zwischengetrieberad koaxialen Steuerwelle; einer auf die Ausgangswelle aufgeschraubten und kinematisch mit dem leer laufen­ den Getrieberad verbundenen Mutter; ersten Kupplungsmitteln zwischen dem leer laufenden Getrieberad und dem Zwischengetrieberad und zweiten Kupplungsmitteln zwischen dem leer laufenden Getrieberad und einem ortsfesten Glied, wobei die Steuerwelle und das leer laufende Getrieberad axial beweglich sind zwischen einer ersten Stellung, in der lediglich die ersten Kupplungsmittel in Eingriff sind, und einer zweiten Stellung, in der lediglich die zweiten Kupplungsmittel in Eingriff sind; wobei ferner die Übersetzungs­ verhältnisse zwischen dem Zwischengetrieberad und dem Ausgangs­ getrieberad und zwischen dem leer laufenden Getrieberad und der Mutter derart sind, daß dann, wenn das leer laufende Getrieberad in der ersten Stellung ist, die Mutter sich relativ zur Ausgangs­ welle dreht und hierdurch einen Vorschub dieser Welle in einer ersten Richtung veranlaßt; wobei ferner die Ausgangswelle einen Vorschub in einer hierzu entgegengesetzten, zweiten Richtung er­ fährt, wenn das leer laufende Getrieberad in der zweiten Stellung ist; Trennmitteln zum gegenseitigen Ablösen der ersten Kupplungs­ mittel und Verschieben des leer laufenden Getrieberades und der Steuerwelle in eine auf dem Weg zur zweiten Stellung hin gelegene Zwischenstellung; und Eingriffsmitteln zum Einwirken auf die Steuerwelle, um sie zusammen mit dem leer laufenden Getrieberad aus der Zwischenstellung in die zweite Stellung zu verschieben, wobei die Eingriffsmittel von den Trennmitteln unabhängig sind. Die Trennmittel können ein Betätigungselement umfassen, welches auf die Steuerwelle einwirkt, oder sie können von den ersten Kupp­ lngsmitteln in Form einer drehmomentempfindlichen Kupplung gebil­ det werden.

Die Erfindung vermittelt auch ein kraftbetätigtes Werkzeug beste­ hend aus einer einen Ausgang aufweisenden Antriebsanordnung und aus einer einen Eingang aufweisenden, positiven Vorschubvorrichtung, wobei die Antriebsanordnung und die positive Vorschubvorrichtung wahlweise (a) direkt miteinander verbindbar sind, so daß der Ausgang und der Eingang in Linie liegen, und (b) durch eine Winkel- Transmissionseinheit so miteinander verbunden werden können, daß der Ausgang und der Eingang einen Winkel miteinander von beispiels­ weise 90° einschließen.

Die nachstehende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit beiliegender Zeichnüng der weiteren Erläuterung. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Bohrmaschine mit einer (positiven) Vorschubvorrichtung;

Fig. 2 eine Seitenansicht eines Teiles der Bohrmaschine;

Fig. 3 eine Schnittansicht der Vorschubvorrichtung der Bohrmaschine in vergrößertem Maßstab;

Fig. 4 eine Seitenansicht einer abgewandelten Ausführungs­ form einer Bohrmaschine;

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Einzeleinheit der Vorschubvorrichtung und

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer Einzelheit einer abgewandelten Ausführungsform der Vorschubvorrich­ tung.

Die in Fig. 1 bis 3 dargestellte Bohrmaschine mit positivem Vor­ schub umfaßt eine Antriebsanordnung 1, die mit einer positiven Vor­ schubvorrichtung 2 verbunden ist. Die Antriebsanordnung 1 ist eine an sich bekannte Einheit und umfaßt einen pneumatischen Motor 3 mit Startknopf 4 und Abschaltknopf 6. Weiterhin ist ein in einem Gehäuse angeordnetes Getriebe 7 vorgesehen. Der Ausgang der Antriebs­ anordnung 1 ist mit einer Eingangswelle 8 der Vorschubvorrichtung 2 über einen Scherbolzen 9 verbunden.

Die Eingangswelle 8 trägt ein Eingangsgetrieberad 11, welches ein Zwischengetrieberad 12 antreibt, das seinerseits ein Ausgangsge­ trieberad 13 antreibt. Letzteres ist axial verschieblich auf eine Ausgangswelle 14 aufgekeilt, die eine Befestigungseinrichtung 16 für ein Bohrfutter aufweist. Das Zwischengetrieberad 12 weist Na­ sen oder Klauen 17 auf, die mit Nasen oder Klauen 18 an einem leer laufenden Getrieberad 19 in Eingriff gelangen, welches seinerseits mit einem Getrieberad in Gestalt einer Mutter 21 in Eingriff ist.

Die Mutter 21 ist auf ein linksgängiges Schraubengewinde aufge­ schraubt, welches an der Ausgangswelle 14 ausgebildet ist. Die Getriebe- oder Übersetzungsverhältnisse zwischen dem Zwischenge­ trieberad 12 und dem Ausgangsgetrieberad 13 sowie zwischen dem leer laufenden Getrieberad 19 und der Mutter 21 sind derart, daß sich die Mutter 21 schneller dreht als die Ausgangswelle 14 und daher diese veranlaßt, sich mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit nach rechts zu verschieben.

Das leer laufende Getrieberad 19 ist auf einer Steuerwelle 22 mon­ tiert, die mit dem Zwischengetrieberad 12 verzapft ist und an ihrem anderen Ende durch ein ortsfestes Glied 23 abgestützt ist. Das Glied 23 weist Nasen oder Klauen 24 auf, die mit entsprechen­ den Nasen oder Klauen 26 am leer laufenden Getrieberad 19 in Ein­ griff gelangen können. Die Klauen 24, 26 können quadratisch oder vorzugsweise abgewinkelt ausgebildet sein, um den gegenseitigen Eingriff und das Lösen des gegenseitigen Eingriffes zu erleichtern. Wenn die Klauen 24, 26 miteinander in Eingriff sind, hören das leer laufende Getrieberad 19 und infolgedessen die Mutter 21 auf sich zu drehen, mit dem Ergebnis, daß sich die rotierende Ausgangs­ welle 14 nach links verschiebt.

Das Gehäuse 27 der Vorschubvorrichtung umfaßt eine Kammer 28, die mit der Druckluftquelle des Motors 3 über einen Einlaß 29 und eine Rohrleitung 31 verbunden ist. Die Kammer 28 enthält einen Haupt­ kolben 32, der seinerseits einen Hilfskolben 33 mit einer Kolben­ stange 34 enthält. Die Kolbenstange 34 erstreckt sich in die Welle 22 und weist einen konisch sich verjüngenden Endabschnitt 36 auf.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Position veranlaßt die Stange 34 einen Satz von Kugeln 37 (in Öffnungen) dazu, auf eine abgeschrägte Fläche 35 des leer laufenden Getrieberades 19 einzuwirken, so daß dessen Klauen 18 in Eingriff mit den Klauen 17 des Zwischengetriebe­ rades 12 sind.

Wenn ein einstellbarer Kragen 38 auf der Ausgangswelle 14 an einem Hebel 39 anschlägt, wird die Welle 22 allmählich nach rechts gestoßen, wobei sie das leer laufende Getrieberad 19 mit sich nimmt. Kurz bevor die Klauen 17, 18 außer Eingriff gelangen, beginnt ein Satz von Kugeln 41 (am Platz gehalten durch die Welle 22, das Glied 23 und eine Schrägfläche 22 des Hauptkolbens 32) in eine ringförmige Aussparung 43 der Welle 22 einzutreten. Da der Hauptkolben 32 durch den Luftdruck in der Kammer 28 nach links gedrängt wird, werden die Kugeln 21 in die Aussparung 43 hinein­ gezwungen, wodurch die Welle 22 und mit ihr das leer laufende Getrieberad 19 nach rechts gezogen werden, so daß die Klauen 26 am Getrieberad 19 in Eingriff mit den Klauen 24 des ortsfesten Gliedes 23 gelangen.

Im Anschluß hieran setzt sich die Bewegung der Ausgangswelle 14 so lange fort, bis ein Kragen 44, der einstellbar an der Welle 14 befestigt ist, gegenüber einer Luftauslaßöffnung 46 eintrifft, wobei die Öffnung 46 mit der Antriebsanordnung 1 durch eine Rohr­ leitung 47 verbunden ist. Ein Verschluß der Öffnung 46 durch zwei O-Ringdichtungen 48, 49 veranlaßt die Übertragung eines Druck­ signales zur Antriebsanordnung 1, die daraufhin automatisch ab­ schaltet. Infolgedessen hört die Druckluftzufuhr zur Kammer 28 auf, und der Hilfskolben 23 verschiebt sich unter der Wirkung einer Feder 51 nach rechts, was ermöglicht, daß sich die Kugeln 37 radial einwärts in die Öffnungen der Welle 22 bewegen, während die Welle durch die Feder nach links gestoßen wird. Gleichzeitig werden die Kugeln 21 aus der Aussparung 43 heraus und auf eine zylindrische Fläche 52 der Welle 22 gezwungen, so daß sich der Kolben 32 frei nach rechts bewegen kann.

Wenn die Bohrmaschine erneut gestartet werden soll, wird der Start­ knopf 4 gedrückt und Druckluft in die Kammer 28 überführt, so daß die Kolben 32, 33 nach links gedrückt werden. Der sich konisch ver­ jüngende Endabschnitt 36 der Kolbenstange 34 wirkt auf die Kugeln 37 ein, die ihrerseits auf die Schrägfläche 35 des leer laufenden Getrieberads 19 einwirken und dieses nach links drücken, bis die Klauen 18 dieses Getrieberades in Eingriff mit den Klauen 17 des Zwischengetrieberades 12 gelangen. Hierauf ruhen die Kugeln 37 auf der zylindrischen Fläche der Kolbenstange 34 auf und können durch das leer laufende Getrieberad 19 nicht nach einwärts gestoßen wer­ den. Der Betriebszyklus setzt sich alsdann wie oben beschrieben fort.

Da die Umkehrung und das Abstoppen der Bohrmaschine automatisch sind, kann eine Bedienungsperson eine Anzahl von Bohrmaschinen gleichzeitig kontrollieren und steuern Die Bedienungsperson kann zu jeder Zeit die Bohrmaschine durch Eindrücken des Abschalt­ knopfes 6 stoppen oder die Vorschubrichtung durch Eindrücken eines Vorsprunges 53 des Hebels 39 umkehren. Das rückwärtige Ende der Welle 14 ist durch eine Sicherungskappe 54 abgedeckt.

Fig. 4 zeigt, wie die Antriebsanordnung 1 mit der Vorschubvor­ richtung 2 über einen Winkelkopf 56 verbunden ist. Diese Möglich­ keit ist insbesondere dann nützlich, wenn in engen Räumen gear­ beitet werden muß.

Um die Klauen 17, 18 daran zu hindern, sich zufällig voneinander abzulösen, sind ihre aneinander anliegenden Flächen 17 a, 18 a vor­ zugsweise mit einem negativen Winkel angeordnet, d. h. die Klauen sind, wie in Fig. 5 gezeigt, hinterschnitten.

Wenn jedoch die Bohrbelastung nur gering ist, kann es vorteilhaft sein, die aneinander anliegenden Flächen 17 a, 17 b in einem posi­ tiven Winkel anzuordnen, d. h. die Klauen so abzuschrägen, wie in Fig. 6 dargestellt, so daß dann die Klauen als eine drehmoment­ empfindliche Kupplung wirken, und das leer laufende Getrieberad 19 nach rechts stoßen, wenn das Drehmoment einen vorgegebenen Wert übersteigt. Hierdurch kann der Bohrer oder der Bohrmeißel vor einer Beschädigung bewahrt werden. Eine derartige Anordnung kann natürlich den Hebel 39 ersetzen, da das Drehmoment rasch ansteigt, wenn der Kragen 38 an das Gehäuse der Vorschubvorrich­ tung 2 herankommt und sich an dieses anlegt.

Claims (14)

1. Vorschubvorrichtung bestehend aus: einer Eingangswelle (8); einer Ausgangswelle (14); einem Getriebezug (11, 12, 13) zwischen diesen Wellen (8, 14) mit einem Zwischengetrieberad (12) und einem Ausgangsgetrieberad (13), welches so angeordnet und ausge­ bildet ist, daß es zusammen mit der Ausgangswelle (14) umläuft, wobei jedoch die Ausgangswelle (14) durch das Ausgangsgetriebe­ rad (13) hindurch axial frei verschieblich ist; einem leer laufenden Getrieberad (19) auf einer zum Zwischengetrieberad (12) koaxialen Steuerwelle (22); einer auf die Ausgangswelle (14) aufgeschraubten und kinematisch mit dem leer laufenden Getrieberad (19) verbundenen Mutter (21); ersten Kupplungsmitteln (17, 18) zwischen dem leer laufenden Getrieberad (19) und dem Zwischengetrieberad (12) und zweiten Kupplungsmitteln (24, 26) zwischen dem leer laufenden Getrieberad (19) und einem orts­ festen Glied (23), wobei die Steuerwelle (22) und das leer lau­ fende Getrieberad (19) axial beweglich sind zwischen einer ersten Stellung, in der lediglich die ersten Kupplungsmittel (17, 18) in Eingriff sind, und einer zweiten Stellung, in der lediglich die zweiten Kupplungsmittel (24, 26) in Eingriff sind; wobei ferner die Übersetzungsverhältnisse zwischen dem Zwischengetriebe­ rad (12) und dem Ausgangsgetrieberad (13) und zwischen dem leer laufenden Getrieberad (19) und der Mutter (21) derart sind, daß dann, wenn das leer laufende Getrieberad (19) in der ersten Stellung ist, die Mutter (21) sich relativ zur Ausgangswelle (14) dreht und hierdurch einen Vorschub dieser Welle in einer ersten Richtung veranlaßt; wobei ferner die Ausgangswelle (14) einen Vorschub in einer hierzu entgegengesetzten, zweiten Rich­ tung erfährt, wenn das leer laufende Getrieberad (19) in der zweiten Stellung ist; Trennmitteln zum gegenseitigen Ablösen der ersten Kupplungsmittel (17, 18) und Verschieben des leer laufen­ den Getrieberades (19) und der Steuerwelle (22) in eine auf dem Weg zur zweiten Stellung hin gelegene Zwischenstellung; und Ein­ griffsmitteln zum Einwirken auf die Steuerwelle (22), um sie zusammen mit dem leer laufenden Getrieberad (19) aus der Zwischen­ stellung in die zweite Stellung zu verschieben, wobei die Eingriffs­ mittel von den Trennmitteln unabhängig sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Trennmittel und die Eingriffsmittel sich auf einander gegenüberliegenden Seiten des leer laufenden Getrieberads (19) befinden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die Eingriffs­ mittel folgende Merkmale umfassen: eine ringförmige, zur Steuer­ welle (22) koaxiale Steuerfläche (43, 52), radial verschiebliche Elemente (41), die rund um die Achse der Steuerwelle (22) herum angeordnet sind, und Mittel, um die Elemente (41) radial in Rich­ tung auf die Steuerfläche (43, 52) hin zu drängen, wobei die Elemente (41) mit einem der Glieder: ortsfestes Glied (53) und Steuerwelle (22) verbunden sind und die Steuerfläche (43, 52) mit dem jeweils anderen dieser Glieder verbunden ist und einen zylindrischen Abschnitt (52) und einen ausgesparten Abschnitt (43) aufweist, wobei ferner die Elemente (41) dem zylindrischen Abschnitt (52) gegenüberliegen, wenn die Steuerwelle (22) in der ersten Stellung ist, und wobei die Elemente (41) dem ausgesparten Abschnitt (43) gegenüberliegen, wenn die Steuerwelle (22) in der Zwischenstellung ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei welcher die Mittel, welche die Elemente (41) radial zur Steuerfläche (43, 52) hin drängen, ein axial bewegliches Glied (32) mit einer abgeschrägten Fläche (42) umfassen, die koaxial mit der Steuerwelle (22) ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei welcher das axial verschiebliche Glied (32) ein Kolben ist, der in einer Kammer (28) mit einem Luft­ einlaß (29) verschieblich ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welcher die Trennmittel ein Betätigungselement (39) umfassen, welches so ange­ ordnet und ausgebildet ist, daß es auf ein Ende der Steuerwelle (22) einwirkt, um diese von der ersten in Richtung auf die zweite Position zu stoßen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, bei welcher das Betätigungselement (39) ein Hebel ist, der mit einem Anschlagelement (38) auf der Ausgangswelle (14) zusammenwirkt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welcher die Trenn­ mittel eine drehmomentempfindliche Kupplung umfassen, welche die erste Kupplungsmittel (17, 18) bildet und das leer laufende Getrie­ berad (19) aus der ersten Stellung in die Zwischenstellung drängt, wenn das durch die Kupplung zu übertragende Drehmoment einen vorge­ gebenen Wert übersteigt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welcher das leer laufende Getrieberad (19) relativ zur Steuerwelle (22) axial ver­ schieblich ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, einschließlich Mitteln, um das leer laufende Getrieberad (19) auf der Steuerwelle (22) in einer vorge­ gegebenen axialen Position zu halten, während es sich in der ersten Stellung befindet und während es sich aus der ersten in die zweite Stellung bewegt, Mitteln zur Ermöglichung einer axialen Bewegung des leer laufenden Getrieberads (19) relativ zur Steuerwelle (22), während der Bewegung aus der zweiten Stellung in Richtung auf die erste Stellung, und Mitteln, um das leer laufende Getrieberad (19) zur vorgegebenen axialen Position hin zu drängen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, bei welcher die genannten Mittel folgende Merkmale umfassen: Kugeln (37), die in der Steuerwelle (22) radial beweglich sind, eine Schrägfläche (35) am leer laufen­ den Getrieberad (19) in der Nähe der Kugeln (37), und eine axial bewegliche zylindrische Stange (31), die in einer Axialbohrung der Steuerwelle (22) angeordnet ist und in der Nähe der Kugeln einen konisch sich verjüngenden Endabschnitt (36) hat.

12. Kraftgetriebenes Werkzeug mit einer Vorschubvorrichtung (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 und einer Antriebsanordnung (1) mit einem Ausgang, der mit der Eingangswelle (8) der Vorrichtung (2) verbindbar ist.

13. Werkzeug nach Anspruch 12, mit weiterhin einer Winkel-Transmissions­ einheit (56), wobei die Antriebsanordnung (1) und die Vorschubvor­ richtung (2) wahlweise (a) direkt miteinander verbindbar sind, so daß der Ausgang der Antriebsanordnung (1) und die Eingangswelle (8) in Linie liegen, und (b) über die Einheit (56) so miteinander verbindbar sind, daß der Ausgang der Antriebsanordnung (1) und die Eingangswelle (8) einen Winkel miteinander einschließen.

14. Kraftbetätigtes Werkzeug bestehend aus einer einen Ausgang auf­ weisenden Antriebsanordnung (1), einer einen Eingang aufweisenden Vorschubvorrichtung (2) und einer Winkel-Transmissionseinheit (56), wobei die Antriebsanordnung (1) und die Vorschubvorrichtung (2) wahl­ weise (a) direkt so miteinander verbindbar sind, daß der Aus­ gang der Antriebsanordnung (1) und der Eingang der Vorschubvor­ richtung (2) in Linie liegen, und (b) durch die Einheit (56) so miteinander verbindbar sind, daß der Ausgang der Antriebs­ anordnung (1) und der Eingang der Vorschubvorrichtung (2) einen Winkel miteinander einschließen.