DE909285C

DE909285C - Gewindeschneidapparat

Info

Publication number: DE909285C
Application number: DEP39769D
Authority: DE
Inventors: Uno Allan Alfredeen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1948-04-17
Filing date: 1949-04-13
Publication date: 1954-04-15
Also published as: US2597849A; FR984800A; BE488557A; DK75837C; CH285864A; GB663414A; NL82920C

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 15. APRIL 1954

ρ 39769 Ib 149 e D

Gewindeschneidapparat

Bei der Erfindung handelt es sich um einen Gewindeschneidapparat, der unter Verwendung neuzeitlicher Schneidwerkzeuge eine wesentliche Steigerung der Schnittgeschwindigkeit gestattet und der in Abweichung von den herkömmlichen Schneidapparaten aus einem treibenden und einem angetriebenen Teil für direkten Antrieb des Werkzeuges besteht, wobei zwischen dem treibenden und dem getriebenen Teil eine Kupplung für den Antrieb in einem Drehsinn und für den Antrieb des Werkzeuges in entgegengesetzter Richtung Rollkörper angeordnet sind. Diese sind in einem gegen Drehung gesicherten Käfig gelagert und laufen auf Rollbahnen, deren einzelne Punkte im Axialschnitt verschiedene Abstände von der Drehachse haben.

Diese Art von Schneidapparaten kann erfindungsgemäß dadurch wesentlich verbessert werden, daß die eine Rollbahn an dem treibenden Teil und die andere Rollbahn an einem ringförmigen Element angeordnet wird, das bei Antrieb des Werkzeuges in entgegengesetztem Drehsinn über die Kupplung mit dem getriebenen Teil gekuppelt ist, bei unmittelbarem Antrieb dagegen von diesem frei läuft. Dabei sind weiter erfindungsgemäß die Rollbahnen so gestaltet, daß im Axialschnitt der Abstand der einzelnen Punkte der Rollbahnen von der Drehachse beidseitig von einem nahe der Mitte der Rollbahnen in axialer Richtung gelegenen Punkte aus bei den äußeren Bahnen abnimmt und bei den inneren zunimmt. Auf diese Weise wird zum Unterschied von den älteren Schneidapparaten mit treibendem und getriebenem Teil beim Axialverschieben dieser Teile gegeneinander wenigstens in einer Richtung die Reibung an den Rollkörpern vergrößert und damit eine

Drehmomentübertragung zwischen den beiden Teilen unter Vertauschung ihrer gegenseitigen Umlaufrichtung auch dann gewährleistet, wenn bei dem anzustrebenden gedrängten Aufbau des Apparates große Drehmomente und hohe Schnittgeschwindigkeiten zu fordern sind. Weiter hat die erfindungsgemäße Ausführung den \⁷'orzug, daß die Rollkörper nicht nur zur Drehmomentübertragung dienen, sondern auch die Lage der beiden ίο Teile (treibenden und getriebenen Teil) zueinander sowohl in radialer als auch in axialer Richtung sichern. Im übrigen wird durch die erhöhte Reibung eine zuverlässige Übertragung auch großer Drehmomente bei nur geringen axialen Drücken erreicht, ein Vorzug, der sich nicht nur für die Bedienung des Schneidapparates, sondern auch hinsichtlich der Herstellungskosten günstig auswirkt.

Diese und weitere Merkmale der Erfindung werden an Hand eines Ausführungsbeispieles gemäß der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. ι einen erfmdungsgemäßen Schneidapparat im Längsschnitt,

Fig. 2 einen Querschnitt gemäß H-II der Fig. 1. Fig. 3 einen Einzelteil, nämlich einen Kugelhalter in Ansicht,

Fig. 4 eine Draufsicht auf einen Teil des Kugelhalters,
Fig. 5 die Rollbahnen im Schnitt.

Eine Spindel 10 ist zentrisch in eine nach unten offene Kappe 14 eingesetzt und in dieser mittels einer Schraube 12 gesichert. Die Kappe 14 zeigt am Umfang Kühlrippen 16 und auf ihrer Innenseite zwei übereinander und einander parallel verlaufende Rollbahnen 18, 20 (vgl. auch Fig. 5) für Rollkörper, die bei der dargestellten Ausführung als Kugeln 22 ausgebildet sind. Diese Kugeln sind in einem ringförmigen Halter 24 gelagert und rollen auf der Innenseite auf zwei weiteren Rollbahnen 26, 28, die am Außenumfang eines in den Kugelhalter 24 eingesetzten Ringelementes 30 ausgebildet sind.

Der Einfachheit der Darstellung halber sind für jede Bahn nur acht Kugeln angedeutet, wogegen tatsächlich die Kugelzahl wesentlich größer ist und also der Abstand der einzelnen Kugeln voneinander innerhalb ein und derselben Bahn wesentlich kleiner ausfällt.

Zum Einbringen der Kugeln zwischen die Rollbahnen wird das Ringelement 30 vor dem Festlegen des Halters 24 seitlich in der Kappe 14 verlagert und anschließend die Kugeln in die oberen Rollbahnen 18, 26 eingeführt. Nunmehr wird das Ringelement 30 in der Kappe 14 zentriert, und die Kugeln werden so verteilt, daß beim Einbringen des Halters 24 zwischen das Ringelement 30 und die Kappe 14 jede Kugel von einer Aussparung 32 des Kugelhalters 24 aufgenommen wird. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, sind die Aussparungen 32 an der inneren Stirnfläche des Kugelhalterkranzes gleichmäßig über dessen Umfang verteilt. Die Seitenflächen 33 der Aussparungen 32 sind gleichj falls kugelförmig gewölbt, indem diese Aus-] sparungen vom oberen. Rand des Kranzes her in Richtung parallel zu dessen Achse ausgebohrt werden.

Zum Einbringen der Kugel in die untere Rollbahn 20, 28, d. h. in Löcher 34 des Kugelhalterkranzes, ist der Mantel der Kappe 14 mit einer nicht dargestellten Radialbohrung versehen, die nach Einführen der Kugeln durch einen Stopfen verschlossen werden kann.

Die beiden eingebrachten Kugelringe führen die Kappe 14, den Kugelhalter 24 und das Ringelement 30 in axialer Richtung aneinander.

Das Ringelement 30 hat innen eine Kegelstumpf mantelfläche. Ebenso ist die innere Mantelfläche 36 der Kappe 14 oberhalb des Ringelementes 30 kegelförmig gestaltet derart, daß sie (zum Unterschied von der Kegelmantelfläche des Ringelementes 30) im Durchmesser nach oben hin abnimmt. Diese beiden Kegelflächen dienen als Kupplungsreibungsflächen, die wechselweise mit einem axial verschiebbaren Kupplungskörper 38 zusammenwirken. Dieser Körper ist auf der Spindel 40 für die Aufnahme des Werkzeuges, im vorliegenden Falle eines Gewindebohrers 42, befestigt und kann z. B. aus armierter Kunstmasse oder einem anderen Werkstoff mit hohem Reibungskoeffizienten bestehen. Der obere Teil 44 dieses Kupplungskörpers ist kegelstumpfförmig gestaltet nach Maßgabe des Kegelwinkels der Mantelfläche 36. Durch Axialverschiebung der Kappe gegen den Kupplungskörper 44 legt sich dessen Mantelfläche an die innere Mantelfläche 36 der Kappe 14 und ergibt dadurch eine Reibungskupplung.

In der in Fig. 1 veranschaulichten Stellung berührt der Kupplungskörper 38 das Ringelement 30. Der Kupplungskörper ist nämlich im unteren Teil 46 ebenfalls kegelförmig gestaltet nach Maßgabe der inneren Kegelmantelfläche des Ringelementes 30.

Zur Erhöhung der Reibungswirkung sind die beiden Kupplungskörperteile 44 und 46 mit radialen Kanälen 48 und 50 und in diese eingesetzte Hülsen 52 versehen. In die Hülsen ist je eine Feder und eine Kugel 54 eingesetzt. Die Kugeln 54 des Teiles 44 greifen in der einen Kuppelstellung in Aussparungen 56 der Kappe 14 und die Kugeln 54 des Teiles 46 in der anderen Kuppelstellung in Aussparungen 58 des Ringelementes 30 ein. Außerdem ist in die obere Stirnfläche des Teiles 44 ein Ring 60 eingelassen, der vier einander diametral gegenüberliegende Kugeln 62 aufnimmt und an dem Federn 64 angreifen. Als Anschläge für die durch die Federn verursachte Auswärtsbewegung des Ringes 60 sind im Teil 44 des Kupplungskörpers Schrauben 66 (Fig. 2) vorgesehen. In der Kuppelstellung, bei der der Teil 44 an der Kappe 14 anliegt, greifen die Kugeln 62 in Aussparungen 68 des Kappendeckels ein.

Die Spindeln το und 40 und das Ringelement 30 werden bei ihrer Axialbewegung von zweckmäßig selbst schmierenden Lagern 70 und 72 geführt. Der

Gewindebohrer 42 wird von der Spindel 40 mittels einer Haltevorrichtung 74 an sich bekannter Art mitgenommen und unter Keilwirkung von einem Ring gestützt, der seinerseits von einer auf die Spindel aufgeschraubten Muffe 78 gehalten wird. Als Ring 76 kommt eine Drahtwendel in Betracht, in die Gummimasse eingegossen ist.

Der Schneidapparat arbeitet wie folgt: Der Gewindebohrer 42 wird konzentrisch an das Loch angesetzt, in das ein Gewinde eingeschnitten werden soll. Der Bohrer liegt dann allseitig auf der oberen Lochkante auf. Darauf wird die Spindel 10 und also auch die Kappe 14 in Umlauf gesetzt und gegen das Loch gedruckt. Durch diesen Druck kommt der TeÜ44 des Kupplungskörpers38 zur Anlage an den inneren Kegelmantel 36 der Kappe 14 und stellt auf diese Weise eine Reibungsverbindung her, die das Antriebsdrehmoment von . Spindel 10 und Kappe 14 auf die Bohrerspindel 40

ao überträgt, so daß der Bohrer 42 sich in das Loch hineinarbeitet und das Gewinde schneidet. Sobald der Gewindebohrer den Boden des Loches erreicht hat, steigt der Widerstand gegen weitere Bohrerdrehung stark an. Es wird die Bohrerspindel 40 und damit ^uch der Kupplungskörper 38 blockiert, und die Kappe 14 beginnt auf dem Kupplungskörper 38 zugleiten. Dabei erzeugen die Kugeln54 und 62 ein klapperndes Geräusch und zeigen damit dem Bedienenden sinnfällig an, daß der Gewindeschnitt beendet ist. Es kann dann unverzüglich die Spindel 10 mit der Kappe 14 aus der fertiggeschnittenen Gewindebohrung herausgehoben werden. Hierbei wird der Kupplungskörper 38 von der Kappe 14 abgehoben und also die Kupplung zwischen 14 und 38 unterbrochen. Gleichzeitig legt sich der Kupplungskörper 38 mit seinem unteren Teil 46 in das Ringelement 30 ein und kuppelt also mit diesem. Das Ringelement 30 ist bisher entgegengesetzt zur Kappe 14 umgelaufen, weil die Kugeln 22, die in dem von einem Arm 80 gegen Drehung gehaltenen Kugelhalter 24 gelagert sind, die Drehung der Kappe 14 nach Art eines Zwischenzahnrades auf das Ringelement 30 übertragen. Bei dieser Übertragung ist eine Übersetzung gegeben, die dem Verhältnis zwischen den Umfangen der Rollbahnen i8, 20 und 26, 28 direkt proportional ist. .

Der Arm 80 wird während des Schneidvorganges zweckmäßig gegen einen sich in Vorschubrichtung erstreckenden Stab abgestützt, der also die Vorschubbewegung nicht beeinträchtigt.

Hervorzuheben ist noch, daß das Querschnittprofil der Rollbahnen 18, 20 und 26, 28 stets einen größeren Krümmungshalbmesser als die Kugeln 22 haben. Dadurch wird erreicht, daß auch bei nur unbedeutendem Axialdruck zwischen Kappe 14 und Ringelement 30 eine Keilwirkung zwischen den Kugeln und den Rollbahnen gegeben ist, die eine einwandfreie Drehmomentübertragung gewährleistet.

Die Teile 44 und 46 des Kupplungskörpers 38 haben übrigens verschiedene Kegelwinkel, indem die Konizität des Teiles 46 erheblich kleiner als die des Teiles 44 ist, und zwar deshalb, weil die Gefahr einer Verkeilung des Gewindebohrers im vorgebohrten Loch beim Herauswinden des Bohrers aus dem Loch erheblich kleiner als beim vordringenden Einschneiden des Gewindes ist. Da der Axialdruck in Vorschubrichtung nur sehr klein zu sein braucht, hat ein etwaiges Verkeilen beim Herausheben des Gewindebohrers höchstens zur Folge, daß der Teil 46 im Ringelement 30 schleift. Dabei geben die ein klapperndes Geräusch erzeugenden Kugeln 54 ein solches Schleifen sinnfällig zu erkennen, so daß der Bedienende den Umlauf der Spindel 40 unverzüglich stoppen kann, z. B. durch Senken der Antriebsspindel 10.

Die dargestellte Ausführung gilt nur als eine beispielsweise Verwirklichung der Erfindung. Diese ist also nicht auf dieses Beispiel beschränkt, vielmehr sind im Rahmen der Erfindung mancherlei Abwandlungen möglich. So könnten beispielsweise die Profile der Rollbahnen 18, 20 und 26, 28 im radialen Querschnitt gerade Linien oder auch eine Kombination gerader Linien mit einer Kurve sein.

Claims

Patentansprüche:

i. Gewindeschneidapparat, bei dem zwischen go einem antreibenden und einem angetriebenen Teil für direkten Antrieb des Werkzeuges in dem einen Drehsinn ein Kupplungsorgan sowie für Antrieb des Werkzeuges im entgegengesetzten Drehsinn Rollkörper angeordnet sind, die in einem gegen Drehung gesicherten Käfig gelagert sind und in Rollbahnen laufen, deren einzelne Punkte im Axialschnitt verschiedene Abstände von der Drehachse aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Rollbahn (18 bzw. 20) an dem antreibenden Teil (14) und die andere Rollbahn (26 bzw. 28) an einem ringförmigen Element (30) angeordnet ist, das bei Antrieb des Werkzeuges im entgegengesetzten Drehsinn über das Reibkupplungsorgan (38) mit dem angetriebenen Teil (40) in Antriebsverbindung steht, bei direktem Antrieb aber von letzterem frei läuft, und daß im Axialschnitt der Abstand der einzelnen Punkte der Rollbahnen von der Drehachse beidseitig von einem nahe der Mitte der Rollbahnen in axialer Richtung gelegenen Punkt aus bei den äußeren Bahnen (18, 20) abnimmt und bei den inneren (26, 28) zunimmt.
2. Gewindeschneidapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Profillinie der Rollbahnen (18, 20 und 26, 28) einem Kreisbogen folgt, dessen Halbmesser größer ist als der der Kugeln (22).
3. Gewindeschneidapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Profillinie der Rollbahnen geraden Linien folgt oder einer Kombination von mindestens einer geraden Linie und mindestens einer Kurvenlinie.
4. Gewindeschneidapparat nach Anspruch 1, iaj dadurch gekennzeichnet, daß das axial ver-

schiebbare Kupplungsorgan (38) mit dem angetriebenen Teil (40) fest verbunden und mit zwei kegeligen Reibflächen versehen ist, mittels welcher dieses Organ in zwei Grenzlagen abwechselnd mit dem treibenden Teil (14) oder dem ringförmigen Element (30) durch Reibung kuppelt, wobei zur Sicherung der Kupplung das Kupplungsorgan (38) mit unter Federdruck stehenden Kugeln (54) versehen ist, die in den kuppelnden Eingriffslagen des Organs (38) in Ausnehmungen in dem antreibenden Teil (14) bzw. dem ringförmigen Element (30) eintreten.

Angezogene Druckschriften:

Schweizerische Patentschrift Nr. 245 140.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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