DE3918791A1 - Gewindeschneidvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gewindeschneidvorrichtung, umfassend einen Antriebs­ teil, einen Abtriebsteil oder mitgenommenen Teil und zwischengefügt angeordnete Kupplungselemente mit Dreh­ momentübertragungsmitteln, die bei Drehmomentübertra­ gung zwischen den Teilen in gegenseitigem Eingriff stehen, beim Überschreiten eines vorbestimmten Dreh­ momentwerts aber mit einer Axialverschiebung des einen der Elemente gegen die Vorbelastungskraft einer Feder aus der Eingriffsstellung herausgleiten bzw. aus­ treten.

Anordnungen dieser Art, d. h. Schnellwechselfutter, sind z. B. aus den US-PSen 30 32 156 und 38 84 334 bekannt Bei diesen Anordnungen wird die Drehmomentübertragung beendet wenn der Gewindebohrer z. B. beim Gewindebohren in Blind­ bohrungen die Sohle einer Bohrung erreicht.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Anordnung bzw. Gewindeschneidvorrichtung, die im Vergleich zu den oben angegebenen bisherigen Anordnungen einen vereinfachten Aufbau besitzt und daher kostengünstiger herzustellen ist.

Diese Gewindeschneidvorrichtung soll dabei eine wesent­ lich verbesserte Funktion aufweisen, um dem zunehmenden Bedarf nach höherer Gewinde-Schneidgeschwindigkeit und gleichzeitig dem Bedarf nach immer kleineren Abmessungen Rechnung zu tragen und damit die Verwendung der Gewinde­ schneidvorrichtung in automatisierten Werkzeugmaschinen zu ermöglichen.

Ebenso wie die Anordnung nach den genannten US-PSen weist die erfindungsgemäße Gewindeschneidvorrichtung ein ring­ förmiges Element oder Ringelement auf, welches das Dreh­ moment von einem Antriebsteil mit einer dem Ringelement angepaßten Kupplungseinheit auf einen mitgenommenen oder Abtriebsteil überträgt, der auf ähnliche Weise mit einer an das Ringelement angepaßten Kupplungseinheit versehen ist. Die genannte Aufgabe der Erfindung wird dabei da­ durch gelöst, daß die Drehmomentübertragungsmittel am Ringelement vorzugsweise in Form von feststehenden Klauen oder Zähnen vorliegen, die auf gleiche Weise mit den Dreh­ momentübertragungsmitteln an Antriebs- und Abtriebsstellen zusammengreifen.

Die Klauen des Ringelements können radial in zwei konzen­ trische Segmente unterteilt sein, die ihrerseits umfangs­ mäßig (peripher) in gleicher Stellung angeordnet, aber auch zueinander unter einem Winkel versetzt sein können.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Er­ findung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine zur Hälfte im Längsschnitt gehaltene Sei­ tenansicht einer Gewindeschneidvorrichtung mit einer Drehmomentübertragungs-Kupplung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3a und 3b in vergrößertem Maßstab gehaltene Teil­ schnittansichten der Kupplung nach den Fig. 1 und 2 zur Darstellung der Klauen in ihrer Ein­ griffsstellung,

Fig. 4 eine zur Hälfte im Längsschnitt gehaltene Sei­ tenansicht einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplung,

Fig. 5 eine Fig. 4 ähnelnde Darstellung einer Kupplung gemäß noch einer anderen Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 6 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Teil­ schnittansicht einer abgewandelten Anordnung für den Sitz bzw. die Anlage der Kupplungsfeder am Ringelement,

Fig. 7 eine Fig. 3 ähnelnde, in vergrößertem Maßstab gehaltene Teilschnittansicht einer Abwandlung der Kupplungszähne oder -klauen und

Fig. 8a und 8b eine Aufsicht auf ein Ringelement bzw. eine Schnitt-Seitenansicht desselben.

Die Gewindeschneidvorrichtung gemäß Fig. 1 weist eine Antriebs-Spindel 10 auf, die in einen hülsenartigen Teil 12 übergeht. Obgleich die Spindel 10 in Fig. 1 nach un­ ten weisend dargestellt ist, beziehen sich die im folgen­ den benutzten Ausdrücke wie "oben" und "unten" bzw. "auf­ wärts" und "abwärts" auf die Arbeitsstellung der Vorrich­ tung mit nach oben weisender Spindel 10. An der Innen­ seite des hülsenartigen Teils 12 ist mit Hilfe von Schrauben 14 eine Hülse 16 angebracht, deren in den hülsenartigen Teil 12 hineinragendes Ende mit Klauen 18 versehen ist, die über ein zwischengeschaltetes Kupplungs­ oder Ringelement 20 mit an einem mitgenommenen oder Ab­ triebsteil vorgesehenen Klauen 22 zusammenzugreifen ver­ mögen, wie dies noch näher beschrieben werden wird. Ein Leitkörper 24 ist für Drehung, aber gegen eine Axialver­ schiebung in der Hülse 16 mit Hilfe von Kugeln 26 ge­ lagert, die in Nuten in der Hülse 16 und im Leitkörper 24 laufen. Ein zylindrischer Schiebekörper 28 ist im Leit­ körper 24 geführt und bildet zusammen mit letzterem den Antriebsteil der Gewindeschneidvorrichtung. Der Leitkör­ per 24 und der zylindrische Schiebekörper bzw. Zylinder 28 sind begrenzt axial zueinander verschiebbar, aber drehfest miteinander verbunden, und zwar mit Hilfe von Kugeln 30, die in eine äußere Axialnut 32 im Schiebe­ körper 28 und in eine entsprechende innere Axialnut 34 im Leitkörper 24 eingesetzt sind. Die Lagerung oder Füh­ rung zwischen Leitkörper 24 und Zylinder 28 wird durch eine große Anzahl kleiner Kugeln 36 erreicht, die in einem Kugelkäfig 38 mit Bohrungen für die Kugeln 30 ange­ ordnet sind. Der Ausgleich (balancing) der Axialverschie­ bung des Schiebekörpers bzw. Zylinders 28 wird dadurch erreicht, daß dieser in bzw. an einer Schraubenfeder 40 aufgehängt ist, die in einer zentralen Bohrung im Schiebe­ körper 28 angeordnet und zwischen einem unteren Halter 42 und einem oberen Stift 44 festgelegt ist, welcher seinerseits in einer am Leitkörper 24 befestigten Kappe 46 montiert ist. Zwischen der Kappe 46 und einem Sperr- oder Sicherungsring 41 ist eine die Feder 40 umschließende und eine größere Vorbelastungs- bzw. Federkraft als letztere aufweisende Feder 48 angeordnet. Der Schiebe­ körper 28 ist an seinem freien Ende mit einer Bohrung 50 sowie einer Schiebehülse 52 und Sperr- oder Rast­ kugeln 54 für die Aufnahme eines nicht dargestellten (Werkzeug-)Halters versehen, der zur Halterung eines Ge­ windebohrers in an sich bekannter Weise dient.

Bei der Drehung der Antriebs-Spindel 10 erfolgt eine Dreh­ momentübertragung von den Klauen 18 an der Hülse 16, über das zwischengefügte Ringelement 20 und auf die Klauen 22 am Leitkörper 24. Bei dieser Drehmomentübertragung wird das Ringelement 20 in Eingriff mit den Klauen 18, 22 durch zwei zueinander konzentrisch angeordnete Federn 56, 58 unterschiedlicher Federkraft gedrängt, wobei die stärkere Feder, d. h. die Feder 56 bei der dargestellten Ausführungsform, über eine zwischengefügte kreisförmige Scheibe oder Ringscheibe 60 sowie einen Kugelkäfig 62 und Kugeln 64 auf das Ringelement 20 eine Kraft ausübt, um damit die Reibung zwischen den Federn und dem Ring­ element 20 zu verringern. Die schwächere Feder 58 gleitet bzw. sitzt auf einer inneren Lippe des Ringelements, wo­ bei sie beim Ausrücken der Kupplung eine schwache Rei­ bungskraft erzeugt, die bewirkt, daß das Ringelement 20 belastungsfrei gehalten wird, bis die Drehung der Ma­ schinen-Spindel beendet ist und die Drehrichtung an­ schließend umgekehrt wird; dieser Vorgangsablauf soll später noch näher erläutert werden.

Die vom Ringelement 20 abgewandten Enden der Federn 56, 58 liegen an einer Stellschraube 66 an, die in eine Ge­ windebohrung eingeschraubt ist, so daß die durch die be­ treffende Feder ausgeübte Kraft durch Schraubverstellung der Stellschraube 66 in der Hülse 12 einstellbar ist. Die Einstellposition der Stellschraube 66 ist mittels einer weiteren Schraube 68 festlegbar, die gegen einen Schlitz in der Stellschraube 66 wirkt und in diese eingeschraubt ist.

Wenn der Gewindebohrer z. B. beim Gewindeschneiden in einer Blind- oder Sackbohrung an deren Boden oder Sohle anstößt, wird die Drehung des Schiebekörpers 28 und da­ mit auch die Drehung des Leitkörpers 24 mit den Klauen 22 angehalten. Wenn dabei ein mittels Federspannung F (Fig. 3a, 3b) der Federn 56, 58 eingestelltes, vorbe­ stimmtes Drehmoment überschritten wird, wird die Kupplung ausgerückt, wie dies im folgenden anhand der Fig. 2 und 3a, 3b beschrieben ist. In Fig. 3a sind mit y der Ein­ griff zwischen einer Klaue 18 am Antriebsteil 16 und einer Klaue 70 des Ringelements 20, mit z der Eingriff zwi­ schen der Klaue 70 des Ringelements 20 und einer Klaue 22 am Abtriebsteil 24 und mit x der (die) Anstieg(sfläche) (rise) an der Oberseite der Klaue 18 am Antriebsteil 16 bezeichnet. Beim Ausrücken der Kupplung bewegt sich die Klaue 18 weiter in Gewindeschneidrichtung (Pfeil R), wo­ bei sie zunächst das Ringelement 20 gegen die Federspan­ nung oder -kraft F über die Strecke z hochdrückt. Die Oberseite der Klaue 18 hebt dann das Ringelement 20 gegen die Federkraft F über die Strecke x an, wobei die Klaue 70 am Ringelement 20 längs der an der Klaue 22 des Ab­ triebsteils bzw. Leitkörpers 24 angeformten und als Ent­ lastungsrampe oder -auflauffläche ausgebildeten Anstiegs­ fläche (rise) hochgedrückt wird, bis die Ringelement-Klaue 70 die in gestrichelten Linien an der rechten Seite von Fig. 3a dargestellte entlastete bzw. ausgerückte Stellung erreicht hat. Bei der dargestellten Ausführungsform wer­ den der Leitkörper 24 und das Ringelement 20 angehalten bzw. arretiert, während sich die Hülse 16 (Antriebsteil) weiterdreht. Solange sich letztere in Antriebsrichtung R weiterdreht, wird das Ringelement 20 durch die Gleit­ reibung von der Feder 58, die sich hierbei synchron mit der Antriebs-Hülse 16 mitdreht, in seiner oberen ent­ lasteten bzw. ausgerückten (unloaded) Stellung gehalten. Das Wiedereinrücken der Kupplung findet statt, indem die Federkraft F die Klauen 70 des Ringelements 20 zwischen den Klauen 18 und 24 von Hülse 16 bzw. Leitkörper 24 nach unten drückt, wenn die Drehung aufhört und die Drehrich­ tungs-Umsteuerung einsetzt. Damit dies stattfinden kann und somit die Kupplung selbsteinrückend ist, muß der Steigungswinkel an der Rampe (Auflauffläche) der Leit­ körper-Klaue 24 so angepaßt sein, daß die Federspannung bzw. -kraft selbst das Ringelement 20 rückwärts in die Ausgangsstellung zu drehen vermag. In bestimmten Aus­ führungsformen kann ein kleinerer Rampenwinkel toleriert werden, wobei dann das Wiedereinrücken der Kupplung durch den Drehwiderstand des Gewindebohrers in der Gewinde­ bohrung und den Widerstand aufgrund der Trägheit der an­ gehaltenen bzw. gehemmten Teile sichergestellt wird.

Eine Abwandlung der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 ist in Fig. 3b dargestellt, gemäß welcher die Ausrück- oder Entlastungsrampe am Antriebsteil vorgesehen ist und in welcher den vorher beschriebenen Teilen entsprechende Teile mit den gleichen Bezugsziffern wie vorher bezeich­ net sind. Die Wirkungsweise ist dabei folgende: Wenn das voreingestellte Drehmoment überschritten wird, wird das Ringelement 20 gegen die Federkraft F hochgedrückt, bis die Ringelement-Klaue 70 eine Ecke oder Kante H der Klaue 18 am Antriebsteil 16 erreicht, wobei diese Klaue gleich­ zeitig die Ausrückrampe oder -auflauffläche für die Klaue 70 bildet. Während der Aufwärtsverschiebung längs der Rampe der Klaue 18 wird die Drehung des Ringelements 20 dann angehalten, allerdings nur kurzzeitig, und wenn sich das Ringelement 20 so weit aufwärts verschoben hat, daß seine Klaue 70 frei über die Klaue 22 des mitgenommenen Leitkörpers 24 hinweglaufen kann, dreht sich das Ring­ element 20 synchron mit der Hülse 16 (Antriebsteil) mit, bis letztere anhält. Wenn die Maschinen-Spindel 10 ihre Drehung beendet oder aber reversiert wird, werden die Klauen auf dieselbe Weise, wie in Verbindung mit Fig. 3a beschrieben, aus der Ausrückstellung wiederum in einen Antriebs- bzw. Mitnahmezustand zurückgeführt. Bei der Anordnung nach Fig. 3b ist (sind) die Kupplungsfeder oder -federn 56, 58 zweckmäßig zwischen dem Ringelement 20 und einer für die Feder vorgesehenen Einstellmutter angeordnet, die auf den Abtriebsteil bzw. Leitkörper 24 aufgeschraubt ist. Die Einstellmutter oder -schraube kann auch am Antriebsteil bzw. an der Hülse 16 angeordnet sein; dabei ist es jedoch zweckmäßig, eine leichte bzw. geringe Gleit­ reibung zwischen Abtriebsteil 24 und Ringelement 20 zur Begünstigung des Wiedereinrückens vorzusehen. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3b wirkt die innere Oberseite der Ringelement-Klaue 70 gegen die Klaue 22 des mitge­ nommenen Leitkörpers 24, und zwar auf einer niedrigeren Höhe als ihre äußere Oberseite, welche die Klaue 18 des Antriebsteils (Hülse) 16 beaufschlagt. Bei der Anordnung nach Fig. 3a ist diese Beziehung umgekehrt; die jeweiligen Ausgestaltungen können zur Gewährleistung bester Wirkungs­ weise und zweckmäßigster Fertigung wahlweise angewandt werden.

In Fig. 4 ist mit 72 ein Kupplungskörper bezeichnet, der an seinem linken Ende eine Hülse 74 aufweist, die inner­ halb des Kupplungskörpers 72 verschiebbar und mit um­ laufenden (Umfangs-) Nuten 76 zur Aufnahme von Rastkugeln 78 versehen ist, die bei der Axialverschiebung der Hülse im Kupplungskörper 72 gegen eine Kurvenfläche 80 an der inneren Zylinderfläche des Kupplungskörpers 72 aufzulaufen vermögen. In der dargestellten Stellung, in welcher die Hülse 74 durch die Vorbelastungskraft einer Feder 82 be­ aufschlagt ist, werden die Rastkugeln 78 durch die Kurven­ fläche 80 so geführt, daß sie mit einem Teil ihrer Kugel­ fläche gegen die Innenfläche der Hülse 74 andrücken bzw. über diese Innenfläche hinausragen. Der Schaft eines Ge­ windebohrers o. dgl. (nicht dargestellt) kann somit für Mitdrehung durch Reibung in der Hülse 74 verspannt wer­ den, z. B. mit Hilfe eines Vierkantansatzes o. dgl.. Wenn die Hülse 74 relativ zum Kupplungskörper 72 nach rechts verschoben wird, können die Rastkugeln zur Kurvenfläche 80 hin austreten, so daß der Gewindebohrer o. dgl. von der Hülse freigegeben wird.

Der Kupplungskörper 72, als mitgenommener Teil der Kupp­ lung, ist von einem den Antriebsteil darstellenden Kupp­ lungs-Gehäuse 84 umschlossen, das mit Hilfe von Kugeln 86 axial geführt ist, um Axialschub aufzunehmen und eine freie Drehung gegenüber dem Kupplungskörper 72 zuzulassen. Wie bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 3 ent­ hält die Kupplung ein Ringelement 88 mit Klauen, die auf ähnliche Weise (wie vorher beschrieben) mit Klauen am mitgenommenen Kupplungskörper 72 und dem (am) antreiben­ den Kupplungs-Gehäuse 84 zusammengreifen. Das Ringelement 88 wird mittels einer Schraubenfeder 90 mit den Klauen an mitgenommenem und antreibendem Teil in Eingriff gehal­ ten. Wenn ein vorbestimmtes Drehmoment überschritten wird, bleibt der mitgenommene oder Abtriebsteil 72 stehen, während sich das antreibende Gehäuse 84 weiterdreht, wobei die Klauen des Ringelements 88 auf vorher beschriebene Weise auf einer z. B. an der Klaue des Abtriebsteils 72 vorgesehenen Rampe oder Auflauffläche hochlaufen, so daß der Kupplungseingriff über das Ringelement 88 aufgehoben wird. Solange sich das Gehäuse 84 weiterdreht, wird das Ringelement 88 aufgrund der Gleitreibung von der Feder 90, die sich mit dem Gehäuse 84 mitdreht, in seiner entlasteten bzw. ausgerückten (unloaded) Stellung gehalten. Wahlweise kann die Feder 90 zusammen mit dem Ringelement 88 stehenbleiben, wobei in diesem Fall die Reibung zwischen der Feder und dem Ge­ häuse 84 über einen in letzteres eingeschraubten Ein­ stellring 94 die Kraft darstellt, welche das Ringelement 88 in der ausgerückten Stellung hält, solange sich das Gehäuse in Gewindeschneidrichtung dreht. Zur Gewährlei­ stung des Wiedereinrückens dann, wenn die Drehung auf­ hört oder die Drehrichtungs-Umsteuerung einsetzt, kann bei der Ausführungsform nach Fig. 4 in bestimmten Fällen eine zwischen die Feder 90 und das Ringelement 88 einge­ setzte Zwischen-Scheibe 92 vorgesehen sein, die mit ihrem Innenumfang mit Gleitreibung an der mitgenommenen Hülse 72 anliegt. Bei Reversierung bzw. Drehrichtungs-Umsteuerung wird somit das Ringelement 88 durch die mit Reibung an der Hülse 72 angreifende Scheibe 92 abgebremst, wodurch sichergestellt wird, daß das Ringelement von der Rampe oder Auflauffläche herabläuft und in die Stellung zwischen den Klauen des mitgenommenen Kupplungskörpers 72 und des antreibenden Gehäuses 84 zurückkehrt. Die durch ein Mittel, wie die dargestellte Scheibe 92 o. dgl., ausgeübte Brems­ reibung ist jedoch dann von größtem Wert, wenn die Kupp­ lungsfeder 90 über das Ringelement 88 zwischen Antriebs­ und Abtriebsteil vorgespannt ist. Die Feder 90 ist zwi­ schen die Scheibe 92 und einen Einstellring 94 eingesetzt, mit dessen Hilfe die Federspannung oder -kraft und damit die Drehmomenteinstellung, bei welcher die Kupplung aus­ rückt, variiert werden kann.

Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform für das Wieder­ einrücken der Kupplung bei der (Drehrichtungs-)Umsteuerung. Hierbei sind den Teilen von Fig. 4 entsprechende Teile mit den gleichen Bezugsziffern wie vorher bezeichnet, während die Hülse 74 aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen ist. Der Kupplungskörper 72 ist in Fig. 5 im Schnitt dargestellt; Fig. 5 zeigt dabei auch das an­ treibende Gehäuse 84 und die zwischen dem Ringelement 88 und dem Einstellring 94 angeordnete Feder 90. Die Anlage­ fläche des Ringelements 88 an der Feder 90 weist kleine Ausnehmungen 96 mit einem scharfen (großen) Winkel zur Rotationsebene in Wiedereinrückrichtung des Ringelements und einem kleinen Winkel zur Rotationsebene in Ausrück­ oder Entlastungsrichtung des Ringelements 88 auf. Dies gilt für den Fall, daß die Rampe bzw. Auflauffläche am mitgenommenen Teil 72 angeordnet ist und die Schrauben­ feder 90 eine der Gewindeschneidrichtung entsprechende Wickelrichtung aufweist. Wenn die Rampe am Antriebsteil 84 vorgesehen ist und sich das Ringelement 88 beim Aus­ rücken der Kupplung mit dem antreibenden Gehäuse 84 weiter­ dreht, sind die Winkel der Ausnehmungen und die Feder- Wickelrichtung entgegengesetzt. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Kupplungs-Feder 90 eine sich mit dem antreibenden Gehäuse 84 (synchron) mitdrehende Schraubenfeder; wenn dabei die Drehung des Ringelements 88 zum Ausrücken der Kupplung unterbrochen bzw. beendet wird, bewegt sich das Endstück 98 der Feder 90, das flach­ geschliffen oder aber senkrecht geschnitten sein kann, leichter über die Ausnehmungen 96 hinweg weiter, solange sich das Gehäuse 84 in Gewindeschneidrichtung weiterdreht. Das andere Ende 100 der Kupplungs-Feder 90 liegt - wie erwähnt - an dem flachen Drehmoment-Einstellring 94 an. Die Anlagefläche des Einstellrings 94 ist zudem mit Ver­ tiefungen 102 versehen, deren Flächen (Flanken) zur Rotationsebene in Gewindeschneid- und Umsteuerrichtung schräggestellt sind. Das äußere Endstück 100 der Feder ist zweckmäßig für einen Eintritt in die Vertiefungen 102 leicht abgebogen. Der Widerstand zwischen der Feder 90 und dem Ringelement 88 in diesen Vertiefungen ist daher größer als der Gleitwiderstand zwischen der Feder 90 und dem Ringelement 88 in Antriebsrichtung. Der Widerstand in Reversier- oder Umsteuerrichtung reicht ohne weiteres aus, um das Ringelement 88 aus dem Ausrückzustand in den Antriebs- oder Mitnahmezustand zurückzuführen, und zwar über die Feder 90 und den an ihrem anderen Ende 98 vorge­ sehenen Formschluß mit den Ausnehmungen (oder auch Zähnen) 96 des Ringelements 88. Dieser Widerstand ist jedoch nicht so groß, daß er eine Voreinstellung der Anlage- oder Einrückkraft durch Verdrehen des Einstellrings 94 behindern würde. Die Anordnung kann auch umgekehrt ausge­ legt sein, so daß der Einstellring 94 die den Ausnehmungen 96 entsprechenden Formschluß-Mitnahmeausnehmungen in der Wiedereinrückrichtung und das Ringelement die den Ver­ tiefungen 102 entsprechenden Vertiefungen mit einer Schrägung in beiden Richtungen aufweist. Mit der zuerst beschriebenen Anordnung wird der Vorteil erreicht, daß eine kleinere rotierende Masse zum Ausrücken der Kupplung angehalten werden muß, während gleichzeitig die durch die Gleitreibung erzeugte Wärmemenge eine längere Strecke durch die gesamte Drahtlänge der Feder 90 durchlaufen muß. Das Ausrücken der Kupplung nimmt nur einen Bruchteil der gesamten Gewindeschneidzeit ein. Aufgrund der langen Wärmeableitstrecke wird daher die Wärmeenergie gleich­ mäßig zu anderen Maschinenteilen und zur Atmosphäre und nicht merklich zu der Werkzeugoberfläche, an welcher der Benutzer normalerweise das Werkzeug erfaßt, abgeführt.

Die beschriebene, mit verschiedenen Verzahnungen oder Ver­ tiefungen 96, 102 erreichte Wirkung läßt sich auch ohne weiteres mittels einer entsprechenden Oberflächengüte der betreffenden Teile, nämlich Ringelement 88, Be­ rührungsflächen von Feder 90 und Berührungsfläche des Einstellrings 94, erzielen. Wenn beispielsweise die Be­ rührungs- oder Anlagefläche des Ringelements glatt ist und die Berührungsflächen der Feder mit dem Ringelement 88 und dem Einstellring 94, ebenso wie die Berührungs­ fläche des Einstellrings 94 mit der Feder 90, rauh sind, gleitet die Feder 90 stets auf dem Ringelement 88, so daß das Ausrücken zuverlässig erfolgt. Die Feder 90 ist dabei auch in umgedrehtem Zustand einbaubar, so daß keine Mon­ tagefehler auftreten. Für das Wiedereinrücken steht kein großer Spielraum zur Verfügung, doch ist dieser bei sonst einwandfreier Ausgestaltung ausreichend.

Fig. 6 zeigt eine andere Ausgestaltung einer Anordnung zur Herabsetzung der Reibung zwischen der Kupplungs-Feder und dem Ringelement auf eine gewünschte Größe in den Fällen, in denen die Verwendung einer einzigen, starken Kupplungs-Feder zweckmäßig ist, z. B. bei einem kompakt gebauten, für große Gewindemaße vorgesehenen Gewinde­ bohrer-Anschluß (bzw. Schnellwechselfutter). Bei dieser Anordnung ist eine Kupplungs-Feder 104 mit einer Steigung (rise) in Gewindeschneidrichtung in einem hülsenartigen Teil 12 der Art gemäß Fig. 1 angeordnet. Die Anordnung umfaßt auch ein Ringelement 106 mit einem axialen Flansch 108 an seinem Innenumfang. Die Kupplungs-Feder 104 be­ aufschlagt eine vergleichsweise dünne Zwischen-Scheibe 110, die zwar hart, aber nachgiebig bzw. elastisch ist. Für eine geringe Vorbeanspruchung der Feder 104 liegt die Scheibe 110 nur am inneren Flanschabschnitt 108 des Ringelements 106 an, wobei eine Gleitreibung nur beim Ausrücken der Kupplung auftritt. Wenn der Kupplungs- Feder 104 eine größere Federkraft (bias) verliehen wird, erhält die Scheibe 110 eine leicht konische Form, und sie legt sich gegen ein zwischen dem Flansch 108 des Ringelements 106 und dem Teil 12 vorgesehenes Kugellager 112 an. Damit wird einer Vergrößerung der Gleitreibung entgegengewirkt, und eine weitere Erhöhung der Druckkraft der Feder 104 wird durch das Kugellager 112 aufgefangen.

Für eine andere, der Ausführungsform nach Fig. 3b ähn­ liche Ausgestaltung veranschaulicht Fig. 7 ein Beispiel für die Ausbildung der Klauen, das sich insbesondere für kleine Einheiten mit kleiner Masse eignet. Den Teilen von Fig. 3a und 3b entsprechende Teile sind dabei mit den gleichen Bezugsziffern wie vorher bezeichnet. Gemäß Fig. 7 ist dabei ein(e) Antriebsteil oder Hülse 16 für Drehung in Gewindeschneidrichtung R vorgesehen, wobei die Klaue 18 der Hülse 16 über die Klaue 70 des Ringelements 20 einen Abtriebsteil oder Leitkörper 24 über dessen Klaue 22 antreibt. Das Ringelement 20 weist einen äußeren An­ triebsteil oder Klauen zur Gewährleistung einer Dreh­ momententlastungsfunktion gegenüber den Klauen 18 des An­ triebsteils 16 auf, wobei diese äußeren Klauen abgerundete Spitzen zur Ermöglichung eines gegenseitigen Wiederein­ rückens mit Hilfe der Kupplungs-Feder aufweisen. Das Wie­ dereinrücken ist dabei unabhängig von einem Widerstand vom Gewindebohrer und von der Trägheit der nicht rotieren­ den Teile. Das Ringelement 20 weist auch einen reinen An­ triebs- oder Mitnahmeanlageabschnitt mit positiver An­ lage bzw. Kraftschluß (positive abutment) sowohl in Ge­ windeschneidrichtung als auch in Gegenrichtung auf. Da hierbei der Winkel α kleiner ist als der Winkel b, ist das Reversier- bzw. Umsteuerdrehmoment größer als das Ge­ windeschneiddrehmoment; diese stellt einen Sicherheits­ faktor für automatisierten Betrieb dar. Gleichzeitig kann dabei das Winkelverhältnis so ausgewogen werden, daß ein zweckmäßiger Wert für den Fall erzielt wird, daß Sicher­ heit gegen einen Gewindebohrerbruch beim Umsteuern, insbe­ sondere dann, wenn das Gewindebohren von Hand erfolgt, gewährleistet werden soll. Gewünschtenfalls können die beiden Teile aus Klaue 70 und Ringelement 20 auch in Um­ fangsrichtung gegeneinander versetzt sein. Eine bei A angedeutete Axialanlage zwischen der Unterseite des Ring­ elements 20 und einem (durchgehenden oder unterbrochenen) Flansch am Abtriebsteil 24 gewährleistet eine leichte Gleitreibung zwischen den Teilen, so daß die Klauen an den Antriebs- oder Mitnahmeflächen automatisch in Be­ rührung (miteinander) gelangen.

In den Fig. 8a und 8b ist ein Ringelement 20 mit Klauen 70 in Aufsicht bzw. (Schnitt-)Seitenansicht dargestellt.

Gemäß Fig. 1 besteht die Feder, welche das Ringelement 20 zur Herbeiführung eines Eingriffs mit (zwischen) den Klauen von Antriebs- und Abtriebsteil beaufschlagt, aus zwei konzentrischen Schraubenfedern 56, 58, von denen die eine Feder 56 stärker ist als die andere Feder 58. Gemäß Fig. 1 stützt sich die stärkere Feder 56 über Kugel­ lager 62, 64 am Ring- oder Kupplungselement 20 ab, während die schwächere Feder 58 unmittelbar am Ringelement 20 an­ liegt. Die schwächere Feder 58 kann auch länger sein als die stärkere Feder 56, wodurch erreicht wird, daß die Kupplung für den unteren Leistungsbereich der Vorrichtung mit einer kleinen Kraft belastet werden kann, so daß die Vorrichtung im Fall von kleinen Gewindebohrern, bei denen die Bruchgefahr am größten ist, sehr feinfühlig arbeitet.

Claims (26)

1. Gewindeschneidvorrichtung, umfassend einen Antriebs­ teil, einen Abtriebsteil oder mitgenommenen Teil und zwischengefügt angeordnete Kupplungselemente mit Dreh­ momentübertragungsmitteln, die bei Drehmomentübertra­ gung zwischen den Teilen in gegenseitigem Eingriff stehen, beim Überschreiten eines vorbestimmten Dreh­ momentwerts aber mit einer Axialverschiebung des einen der Elemente gegen die Vorbelastungskraft einer Feder aus der Eingriffsstellung herausgleiten bzw. aus­ treten, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmoment­ übertragungsmittel des Kupplungselements gleichermaßen mit den Drehmomentübertragungsmitteln sowohl von An­ triebs- als auch Abtriebsteil zusammengreifen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verschiebbare Kupplungselement ein ringför­ miges Element oder Ringelement mit Drehmomentübertra­ gungsmitteln, die mit den Drehmomentübertragungs­ mitteln sowohl an Antriebsteil als auch an Abtriebs­ teil zusammengreifen, umfaßt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Drehmomentübertragungs-Klauen eines der Teile eine Rampe oder Auflauffläche zugeordnet ist, die unter einem rechten Winkel oder mit einer geringen Neigung zur Rotationsebene angeordnet ist, und die Drehmoment­ übertragungs-Klauen des Ringelements an der Auflauf­ fläche anliegen und gegen die Federvorbelastung auf­ wärts verdrängbar sind, um vollständig oder teilweise außer Eingriff mit den Drehmomentübertragungs-Klauen des betreffenden anderen Teils gebracht zu werden.

4. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Drehmomentübertragungs-Klauen feste Kupplungszähne sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberseite des Ringelements eine Anlagefläche mit einem Neigungswinkel entsprechend dem Neigungs­ winkel der Auflauffläche zur Erleichterung der Bewegung über die Auflauffläche für das Austreten bzw. Aus­ rücken (unloading) aus den Antriebsklauen oder das Wiedereingreifen bzw. Wiedereinrücken in die Antriebs­ stellung aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die oberseitige Fläche der Ring­ element-Klauen in mindestens zwei konzentrische Teile mit unterschiedlichen Formen und unterschiedlicher Neigung zur Rotationsebene zur Ermöglichung des Über­ gangs in die Ausrückstellung und auch zur Gewährlei­ stung einer Rückkehr in die Antriebsstellung unterteilt ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringelement-Klauen in zwei konzentrische Segmente unterteilt sind, die umfangs­ mäßig in der gleichen Stellung liegen oder wahlweise unter einem Winkel zueinander versetzt sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der gegen die Klauen von Antriebs- oder Abtriebsteil wirkende obere Abschnitt einer (jeden) der Klauen am Ringelement abgerundet ist oder eine Fläche mit einem Neigungswinkel zur Rotationsebene auf­ weist, wodurch das betreffende Element beim Ausrücken (der Kupplung) und bei Antrieb in Vorwärtsrichtung auf der Auflauffläche aufwärts verlagert und bei Antrieb in Gegenrichtung eine Entlastung (release) für ein Wiedereinrücken gewährleistet wird.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Klauen von Antriebs- oder Ab­ triebsteil schwach gerundete Spitzen oder eine Ober­ seite mit einem Winkel zur Rotationsebene aufweisen, wodurch die Ringelement-Klauen in Reversier/Wiederein­ rückrichtung entlastet werden.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Erstreckung der Auflauffläche durch eine Anschlagkante oder ein anderes Anschlag- bzw. Begrenzungsmittel begrenzt ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Ausübung unterschied­ licher Vorbelastungskräfte einstellbare Feder zwischen dem Antriebsteil und dem verschiebbaren Kupplungsele­ ment, wenn die Auflauffläche für das Ausrücken (un­ loading) am Abtriebsteil vorgesehen ist, oder aber zwi­ schen dem Abtriebsteil und dem verschiebbaren Kupp­ lungselement, wenn die Auflauffläche für das Aus­ rücken am Antriebsteil vorgesehen ist, eingesetzt ist.

12. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Ausübung un­ terschiedlicher Vorbelastungskräfte einstellbare Feder zwischen dem Antriebsteil und dem verschiebbaren Kupp­ lungselement, wenn die Auflauffläche für das Ausrücken (unloading) am Antriebsteil vorgesehen ist, oder aber zwischen dem Abtriebsteil und dem verschiebbaren Kupp­ lungselement, wenn die Auflauffläche für das Ausrücken am Abtriebsteil vorgesehen ist, eingesetzt ist.

13. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des verschieb­ baren Kupplungselements in die voll ausgerückte (unloaded) Stellung und seine Rückkehr in diese Stel­ lung dadurch gewährleistet ist, daß die Endflächen der Feder als Anlageflächen gegen das verschiebbare Kupplungselement zwecks Erzeugung der erforderlichen Reibung genutzt werden.

14. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsfeder eine Schraubenfeder ist.

15. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsfeder eine der Gewindeschneidrichtung entsprechende Wickelrich­ tung, wenn die Auflauffläche am Abtriebsteil vorge­ sehen ist, und eine der Gewindeschneidrichtung ent­ gegengesetzte Wickelrichtung, wenn die Auflauffläche am Antriebsteil vorgesehen ist, aufweist.

16. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder mindestens zwei konzentrisch angeordnete Schraubenfedern umfaßt, von denen die eine stärker ist als die andere.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß sich die stärkere Feder am verschiebbaren Kupp­ lungselement oder ihrer Stellschraube über Kugel­ lager, Rollenlager oder spezielle Gleitlager abstützt, während die schwächere Feder unmittelbar am ver­ schiebbaren Kupplungselement anliegt.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, da­ durch gekennzeichnet, daß das verschiebbare Kupplungs­ element eine oder mehrere Ausnehmungen einer solchen Form bzw. Ausgestaltung aufweist, daß das Ende der Feder zum Rückstellen oder Wiedereinrücken der Kupp­ lung in eine der Ausnehmungen eingreift.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einstellring für die Feder mit Ausnehmungen versehen ist, in welche ein benachbartes, abgebogenes Ende der Feder eingreift.

20. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das verschiebbare Ringelement mit Ausnehmungen versehen ist, in welche ein benachbartes, abgebogenes Ende der Feder eingreift.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 20, da­ durch gekennzeichnet, daß die schwächere Feder länger ist als die stärkere Feder.

22. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine axiale Anlagefläche zwischen der Unterseite des Ringelements und einem ununterbrochenen oder unterbrochenen Flansch am Ab­ triebs- oder Antriebsteil vorgesehen ist.

23. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Klauen des verschieb­ baren zwischengefügten Kupplungselements (je) einen äußeren, wahlweise inneren Teil mit spitz zulaufender oder abgerundeter Spitze bzw. Scheitel zur Gewähr­ leistung einer Antriebs-, aber auch einer Drehmoment­ entlastungsfunktion und auch eines automatischen Wie­ dereinrückens der Kupplung aufweisen.

24. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das verschiebbare, zwi­ schengefügte Kupplungselement aus einem Eingriff mit den Klauen an Abtriebs- und Antriebsteil in Abhängig­ keit von einem dazwischen wirkenden Drehmoment beweg­ bar ist, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß die Klauen an diesen Teilen und das verschiebbare, zwischengefügte Kupplungselement miteinander zusammen­ wirkende Berührungswinkel aufweisen, die eine Gesamt­ kraftkomponente gewährleisten, welche die Federkraft beim Erreichen ihrer Voreinstellgröße aufhebt.

25. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder-Stellschraube eine oder mehrere Aus­ nehmungen einer solchen Form oder Ausgestaltung auf­ weist, daß das eine Ende der Feder zum Wiederein­ rücken der Kupplung in die Ausnehmung(en) eingreift.

26. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsteil eine An­ triebsspindel umfaßt, die in einen hülsenartigen Teil übergeht, in welchem eine herausnehmbare Hülse geführt ist, die ihrerseits an ihrem Vorderende, in Vorschubrichtung der Gewindeschneidvorrichtung ge­ sehen, die Antriebsteil-Klauen trägt.