DE1259179B - Umkehrkupplung an einer Gewindeschneidvorrichtung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

B23g

DeutscheKl.: 49e-10 -^; tv

Nummer: 1259179

Aktenzeichen: A 287491 b/49 e

Anmeldetag: 24. Januar 1958

Auslegetag: 18. Januar 1968

Die Erfindung betrifft eine Umkehrkupplung an einer Gewindeschneidvorrichtung mit einer umlaufenden äußeren Antriebshülse, einem innenliegenden, entgegengesetzt laufenden Umkehrring und einem zwischen diesen Teilen feststehend angeordneten, die unter axialer Federbelastung drehrichtungsändernden Wälzkörper enthaltenden Käfig.

Es ist bekannt eine solche Kupplung zwischen dem treibenden Teil und dem getriebenen Teil einer Gewindeschneidvorrichtung vorzusehen. Durch sie wird beim Anheben der Vorrichtung, wenn das mit dem getriebenen Teil verbundene Werkzeug aus dem Bohrloch herausgedreht werden soll, der Drehsinn des getriebenen Teiles umgekehrt. Die Umkehrung der Drehrichtung wird dabei kraftschlüssig durch die Einschaltung von Wälzkörpern erzielt. Damit Umkehrkupplungen dieser Art ein genügend hohes Drehmoment übertragen können, müssen die Wälzkörper an ihre Laufbahnen auf den anderen Kupplungsteilen genügend fest angepreßt werden. Dieses Anpressen erfolgt entweder mit konstanter, fest vorgegebener und einstellbarer Kraft oder von Hand. Bei fester Anpreßkraft muß jedoch eine unnötig hohe Abnutzung und Erwärmung der Kupplung in Kauf genommen werden, da man die Anpreßkraft so einstellen muß, daß man das höchste zulässige Drehmoment bei Umkehrbetrieb zur Verfügung hat. Beim Anpressen von Hand besteht die Gefahr, daß durch unsachgemäße Bedienung die Schneidvorrichtung oder das geschnittene Gewinde beschädigt werden.

Die Aufgabe der Erfindung ist es nun, bei einer solchen Umkehrkupplung die Anpressung der Wälzkörper dem jeweils zu übertragenden Drehmoment anzupassen. Dies wird dadurch erreicht, daß zwisehen dem Umkehrring und dem angetriebenen Teil eine unter dem Druck einer Feder stehende Spreizvorrichtung geschaltet ist, durch die der auf die drehrichtungsändernden Wälzkörper einwirkende axiale Druck dem jeweils zu übertragenden Drehmoment bei der Umkehrbewegung anpaßbar ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Spreizvorrichtung aus einem mit dem Umkehrring fest verbundenen Flanschteil und einem klauentragenden Kupplungsring bestehen, zwischen denen in radial verlaufenden V-förmigen Nuten Wälzkörper eingeschlossen sind.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, das im folgenden beschrieben wird.

Fig. 1 ist ein Axialschnitt durch eine Ausführungsform einer Gewindeschneidvorrichtung mit einer erfindungsgemäßen Umkehrkupplung;

Umkehrkupplung an einer
Gewindeschneidvorrichtung

Anmelder:

Aktiebolaget Svenska Precisionsverktyg, Nacka

(Schweden)

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Negendank, Patentanwalt,

2000 Hamburg 36, Neuer Wall 41

Als Erfinder benannt:

Johann Bernhard, Nacka (Schweden)

Beanspruchte Priorität:

Schweden vom 26. Januar 1957 (772)

F i g. 2 ist ein Schnitt entlang der Linie VI-VI der il

Nach F i g. 1 ist eine Spindel 120, die an ihrem unteren, nicht dargestellten Ende in bekannter Weise so ausgebildet ist, daß ein Werkzeugträger zur Befestigung eines Gewindebohrers angeschlossen werden kann, axial verschiebbar in einer Gewindeschneidvorrichtung gelagert, von der hier nur die für die Erfindung wesentlichen Teile beschrieben werden.

Die Vorrichtung ist an ihrem oberen Ende mit einer konischen Bohrung 24 für den Anschluß einer Antriebsmaschine versehen, so daß sich im Betrieb der Zapfen 20 und die damit fest verschraubten Gehäuseteile 10 und 12 in Antriebsrichtung drehen. Im Inneren der Vorrichtung ist die Spindel 120 verdickt, mit halbzylindrischen axialen Rinnen 122 versehen und von einer Hülse 94 umgeben, die ebenfalls halbzylindrische Axialrinnen 110 aufweist, die zusammen mit den Axialrinnen 122 der Spindel 120 im wesentlichen zylindrische Führungen ergeben, in denen abwechselnd Kugeln 126 und Schraubenfedern 128 untergebracht sind. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind sechs zylindrische Führungen vorhanden, von denen drei mit Kugeln 126 versehen sind, so daß die Spindel 120 in der Hülse 94 axial verschiebbar, aber drehfest gelagert ist. Die Hülse 94 ist ihrerseits in einer weiteren Hülse 92 drehbar gelagert. An ihren oberen Stirnseiten sind die Hülsen 94 und 92 mit radial ineinandergreifenden

709 719/119

Vorsprüngen 106 bzw. 104 versehen und stehen somit im Dreheingriff miteinander. Die äußere Hülse 92 ist wiederum gelagert in einer Kupplungshülse 54, die mit den angetriebenen Teilen 12, 10 über eine drehmomentabhängige Kupplung verbunden ist, so daß sie sich normalerweise mit diesen Teilen in Antriebsrichtung dreht. Die äußere Hülse 92 trägt außen zwei axial gegeneinander versetzte Umfangsrinnen 96, in die Kugeln 98, die federnd am angetriebenen Teil 12 gelagert sind, teilweise eingreifen und die Spindel 120 in zwei in Axialrichtung gegeneinander verschobenen Positionen einschnappend fixieren können. In F i g. 1 ist die obere Position der Spindel 120 dargestellt, in der die untere Umfangsrinne mit den Kugeln 98 im Eingriff steht. Die Kupplungshülse 54 trägt an ihrem unteren Ende Nocken 88, die mit Nocken 90 am unteren Ende der äußeren Hülse 92 einen Dreheingriff bilden, wenn sich die Spindel in der dargestellten oberen Position befindet. In dieser Position drehen sich somit im Betrieb die äußere Hülse 92 und die damit über die Vorsprünge 106 und 104 verbundene innere Hülse 94 sowie die daran über die Kugeln 126 drehfest angeschlossene Spindel 120 im gleichen Drehsinn wie die getriebenen Gehäuseteile 10, 12 und 20.

Wenn die Gewindeschneidvorrichtung im umgekehrten Drehsinn rotieren soll, d. h., wenn der Gewindebohrer sich aus dem Bohrloch herausdrehen soll, wird die Antriebsvorrichtung bzw. werden die damit verbundenen Gehäuseteile 10, 12, 20 angehoben, was sich der Einfachheit halber auch so betrachten läßt, als würde die Spindel 120 in entgegengesetzter Richtung, d. h. nach unten, verschoben. Dabei wird eine Feder 194 gespannt und ferner in einer hier nicht näher zu beschreibenden Weise durch die Wirkung der Federn 128 und der Kugeln 126 die äußere Hülse 92 ebenfalls nach unten verschoben, bis die Kugel 98 in die obere Umfangsnut96 einrastet. In dieser unteren Position der äußeren Hülse 92 steht ihr Nocken 90 nicht mehr mit dem Nocken 88 der Kupplungshülse 54, sondern mit einer Klaue 178 eines Kupplungsringes 170 im Dreheingriff. Dieser Kupplungsring 170 bildet einen Teil der noch zu beschreibenden Umkehrkupplung.

Die Antriebshülse 12 ist an ihrem unteren Ende durch eine kreisrunde Scheibe 138 verschlossen, die einen radial auswärts gerichteten Arm 140 und einen in das Ende der Hülse hineinragenden ringförmigen Flansch 142 besitzt. Die Scheibe 138 ist frei drehbar mit der Hülse 12 verbunden, indem an deren Innenwand und an der Außenwand des Flansches 142 ringförmige, einander gegenüberliegende Nuten 144 für eine Reihe von Kugeln 146 vorgesehen sind. Die Kugeln werden in den von den Nuten gebildeten Laufkanal durch ein radiales Loch 148 eingeführt, und dieses wird dann durch einen eingeschraubten Verschluß ISO verschlossen. Mit dem einwärts gerichteten ringförmigen Flansch 142 der Scheibe 138 ist ein Haltering 152 verbunden. Dieser Haltering ist vorzugsweise ganz aus Lagermetall gefertigt, und sein äußeres Querschnittsprofil entspricht dem inneren Querschnittsprofil des ringförmigen Flansches 142, während seine innere Bohrung die gleitbar gelagerte Bohrspindel 120 aufnimmt. Letztere erstreckt sich durch einen Filzring 154 und eine Bohrung in der Scheibe 138. Auf seiner Oberseite trägt der Haltering 152 eine Anzahl über den Umfang gleichmäßig verteilter Wälzkörper 156. Diese Wälzkörper haben die Form von Kegelstümpfen mit nach unten gerichteter Verjüngung. Sie sind in an sich bekannter und in der Zeichnung nicht im einzelnen dargestellter Weise frei zwischen Nocken 157 angeordnet, die auf der Oberseite des Halteringes 152 vorgesehen und mit Lagerflächen für die Wälzkörper versehen sind. Die Wälzkörper 156, die nur einen kleinen Verjüngungswinkel von beispielsweise etwa 7° haben, sind dazu bestimmt, ein Drehmoment zwischen dem

ίο Gehäuseteil 12 und einem in ihr zentrierten Umkehrring 158 zu übertragen, und sie liegen außen an einer in einem verstärkten Teil des Gehäuses 12 ausgebildeten kegeligen Rollbahn 160 und innen an einer in entsprechender Weise geformten Rollbahn 162 auf der äußeren Umfangsfläche des Umkehrringes 158 an. Die Axiallage der Wälzkörper wird nach unten von den kegeligen Rollbahnen 160 und 162 bestimmt und nach oben durch einen von dem Umkehrring 158 vorspringenden Flanschteil 164, der

ao mit einem auf seiner Unterseite ausgebildeten ringförmigen Vorsprung 166 an der oberen Fläche der Wälzkörper 156 anliegt. Der flanschartige Teil 164 besitzt ferner, wie in Fig. 2 dargestellt, auf seiner oberen Stirnfläche einige, und zwar in dem dargestellten Ausführungsbeispiel drei über den Umfang gleichmäßig verteilte Ausnehmungen 167, die in radialer Richtung vorzugsweise ein V-Profil haben und so geformt sind, daß die in den Ausnehmungen untergebrachten Kugeln 168 von einer tiefsten Lage in den Ausnehmungen in Umfangsrichtung in eine höhere Lage übergeführt werden können. Die Kugeln 168 werden in den Ausnehmungen 167 durch einen Kupplungsring 170 festgehalten, der an seinem oberen Ende mit einem nach außen gerichteten Ringflansch 172 ausgestattet ist. Letzterer hat an seiner Unterseite in entsprechender Weise V-förmige Ausnehmungen 171 für die Aufnahme der Kugeln 168 (F i g. 2). In radialer Richtung sind die Kugeln durch einen zwischen dem Flanschteil 164 des Halteringes

+0 und dem Flansch 172 angebrachten Ring 174 gesichert. Der Flansch 172 hat in der Nähe einer Innenbohrung 176 des Kupplungsringes 170 zwei einander diametral gegenüberliegende und in axialer Richtung verlaufende Klauen 178 und bildet außerdem außerhalb dieser Klauen eine Rollbahn für einen Kugelkranz 180, der zwischen der Außenwand der Hülse 12 und einer in einem oberhalb der Kugeln angebrachten Ring 184 ausgebildeten Ringnut 182 geführt ist. Der Ring 184 wird in axialer Richtung oben durch eine Tellerfeder 186 festgehalten, die sich über einen Abstandsring 188 an einem oberhalb angeordneten und in eine an der Innenwand der Hülse 12 ausgebildete Ringnut 192 eingelegten Sicherungsring 190 abstützt.

Wenn die Spindel 120 in ihre untere Position gebracht ist, kommt sie in der schon beschriebenen Weise mit Hilfe der Nocken 90 und Klauen 178 in Eingriff mit dem Kupplungsring 170. Dieser steht aber über die Kugeln 168 in den V-förmigen Ausnehmungen 167, 171 in Drehverbindung mit dem Umkehrring 158. Der Widerstand, den die Spindel 120 der Drehung entgegensetzt, hat zur Folge, daß die Kugeln 168 in Umfangsrichtung in den V-förmigen Ausnehmungen 167, 171 aufwärts rollen. Hierdurch werden der Umkehrring 158 und der Kupplungsring 170 in axialer Richtung gegen den Druck der Tellerfeder 186 in solcher Weise verschoben, daß der Umkehrring 158 mit Hilfe des ringförmigen Vor-

Sprunges 166 mit einer von dem vom Bohrer herrührenden Widerstand abhängigen Kraft die Wälzkörper 156 zwischen die kegeligen Rollbahnen 160, 162 preßt. Hierdurch wird der Spindel 120 eine Umkehrbewegung erteilt, wenn die Scheibe 138 durch den Arm 140 und damit der Haltering 152 drehfest gehalten werden. Bei der Umkehr der Drehrichtung findet also die Drehmomentübertragung erst dann statt, wenn sie gebraucht wird, da die Kugeln 168 bei direktem Antrieb ihre Lage in den Ausnehmungen 167, 171 mit einer solchen, von der Tellerfeder 186 ausgeübten Belastung einnehmen, daß die Wälzkörper 156 nur in leichter Berührung mit den Rollbahnen 160, 162 stehen, d. h. eine Bereitschaftslage einnehmen. Erst nach der Umschaltung der Drehrichtung rollen die Kugeln 168, wie bereits erwähnt wurde, in den V-förmigen Ausnehmungen 167, 171 so weit hinauf, wie es von dem zu übertragenden Drehmoment bestimmt wird. Dieses unter Federbelastung erfolgende Hinaufrollen bewirkt eine ao Dämpfung des Umfangseingriffes zwischen den Nokken 90 und Klauen 178, und dies wiederum trägt dazu bei, Beschädigungen sowohl der Nocken als

auch des Gewindebohrers vorzubeugen.

Wenn die Hülsen 92 und 94 in der vorbeschriebenen Weise nach unten verschoben werden, kann es vorkommen, daß die Stirnflächen der Nocken 90 und Klauen 178 aufeinandertreffen und nicht in der vorgesehenen Weise ineinandergreifen. Dabei bleiben die Federn 128 weiterhin gegenüber der in der F i g. 1 gezeigten Ausgangslage etwas zusammengedrückt. Der Reibungswiderstand zwischen den Stirnflächen der Nocken 90 und Klauen 178 wird jedoch durch die von einer Tellerfeder 114 erzeugten Reibung zwischen der Unterseite der von der Hülse 92 radial vorspringenden Vorsprünge 104 und der oberen Randkante der Hülse 94 überwunden. Dies hat zur Folge, daß die aneinanderliegenden Stirnflächen der Nocken 90 und Klauen 178 aufeinander zu gleiten anfangen, bis der axiale Eingriff vollständig zustande kommt. Damit in dieser Eingriffslage den Hülsen 92, 94 und der Spindel 120 eine Umkehrbewegung erteilt werden kann, müssen sowohl die Vorsprünge 104 und 106 als auch der Nokken 90 die Eingriffsseiten vertauschen, was zur Folge hat, daß die Nocken 90 und Klauen 178 wie auch die Vorsprünge 104, 106 vor Erreichen der anderen Kupplungslage nahezu eine halbe Umdrehung ausführen müssen, deren Größe von der Ausdehnung der Nocken oder Vorsprünge am Umfang abhängt.

Hierdurch wird eine gewisse zeitliche Verzögerung des Kupplungsvorganges bewirkt, was auch sicherstellt, daß an den Nocken 90 und Klauen 178 kein Schaden infolge unvollständigen Eingriffes entstehen kann. Ähnlich verläuft auch die Umstellung zum unmittelbaren Antrieb, wo sich die Vorsprünge 90 ebenfalls bis zum vollständigen Eingriff mit den Vorsprüngen 88 einstellen sollen.

Wenn das Herausdrehen des Bohrers beendet ist, gehen durch die Einwirkung der Feder 194 die Teile der Vorrichtung in die in F i g. 1 gezeigte Lage zurück.

Eine technisch äquivalente Maßnahme bestünde darin, die Spreizvorrichtung zwischen den Umkehrring und den treibenden Teil zu schalten.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Umkehrkupplung an einer Gewindeschneidvorrichtung mit einer umlaufenden äußeren Antriebshülse, einem innenliegenden, entgegengesetzt laufenden Umkehrring und einem zwischen diesen Teilen feststehend angeordneten, die unter axialer Federbelastung drehrichtungsändernden Wälzkörper enthaltenden Käfig, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Umkehrring (158) und dem angetriebenen Teil (120) eine unter dem Druck einer Feder (186) stehende Spreizvorrichtung (164, 168, 172) geschaltet ist, durch die der auf die drehrichtungsändernden Wälzkörper (156) einwirkende axiale Druck dem jeweils zu übertragenden Drehmoment bei der Umkehrbewegung anpaßbar ist.

2. Umkehrkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spreizvorrichtung aus einem mit dem Umkehrring fest verbundenen Flanschteil (164) und einem Klauen (178) tragenden Kupplungsring (172) besteht, zwischen denen in radial verlaufenden, V-förmigen Nuten Wälzkörper (168) eingeschlossen sind.

3. Umkehrkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Umkehrring (158) einen senkrecht zur Achse verlaufenden ringförmigen Vorsprung (166) aufweist, der von der federbelasteten Kupplung gegen die Stirnflächen der als kegelförmige Rollen (156) ausgebildeten Rollkörper angedrückt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 909 285;
britische Patentschrift Nr. 689 988.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

709 719/119 1.68 © Bundesdruckerei Berlin