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Dokumentenidentifikation DE69513626T2 04.05.2000
EP-Veröffentlichungsnummer 0720886
Titel Gewindeschneidmechanismus
Anmelder Daishowa Seiki Co., Ltd., Higashiosaka, Osaka, JP
Erfinder Kubo, Haruaki, Nara-shi, Nara, JP
Vertreter HOFFMANN · EITLE, 81925 München
DE-Aktenzeichen 69513626
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 09.01.1995
EP-Aktenzeichen 951002179
EP-Offenlegungsdatum 10.07.1996
EP date of grant 01.12.1999
Veröffentlichungstag im Patentblatt 04.05.2000
IPC-Hauptklasse B23G 1/46

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gewindebohr-Anordnung (nämlich einen Gewindebohrer), der dazu verwendet wird, ein Schraubgewinde an einem metallenen Werkstück auszubilden, d. h. ein Gewinde darin zu bohren.

2. Stand der Technik

Der Stand der Technik als Hintergrund dieser Erfindung ist in den Fig. 9 und 10 gezeigt. Die Referenznummer 1 in Fig. 9 bezeichnet einen Gewindebohrerkörper, der an einem Grund- oder proximalen Ende desselben einen Schaft 2 und eine flanschförmige Passung 3 aufweist, die durch eine Handhabungseinrichtung gegriffen werden kann. Der Schaft 2 ist dafür angepaßt, treibend mit einer Antriebswelle (die nicht gezeigt ist) einer Werkzeugmaschine verbunden zu werden. Eine axiale Bohrung 4 mit großem Durchmesser ist axial in dem Gewindebohrerkörper 1 ausgebildet, und eine angetriebene Welle 5 paßt in die Bohrung derart, daß sie in der Längsrichtung des Gewindebohrerkörpers gleitbar ist.

Ein Eingriffselement 6 weist eine quadratische Bohrung 6a auf, die derart geformt ist, daß sie auf ein auf ein Quadrat verringertes Ende 5a paßt, das integral mit einem Basisende der getriebenen Welle 5 ausgebildet ist. Das Eingriffselement 6 steht radial vor und ist innerhalb der Bohrung in einer Axialrichtung derselben versetzbar. Eine gewöhnliche Kupplung 7, die in Berührung mit dem Umfang, der die axiale Bohrung definiert, ist, steht in diese vor, so daß sie mit dem Eingriffselement 6 in Eingriff kommt, wenn sie mit einer normalen oder nach vorne gerichteten Winkelrichtung gedreht werden soll. Ein neutraler Freiraum 8, in dem die Kupplung 7 nicht mit dem Eingriffselement 6 in Eingriff bringbar ist, ist proximal von und vorderhalb der Kupplung vorgesehen und erstreckt sich axial von derselben. Eine Rückwärtskupplung 9 ist ebenso in Berührung mit dem Umfang der axialen Bohrung und vorderhalb des neutralen Raums angeordnet. Die Rückwärtskupplung steht ebenso in die Bohrung vor, so daß sie mit dem Eingriffselement in Eingriff kommt, wenn es sich in eine rückwärtsgerichtete Winkelrichtung drehen soll. Eine kleine Pufferfeder 10 stützt die Rückwärtskupplung 9 ab, so daß diese Kupplung im Gleichklang mit dem Gewindebohrerkörper 1 drehbar und trotzdem axial um einen geringen Abstand versetzbar ist.

Ein Sitz 11, der außer Eingriff bringbar mit einer Basisendfläche 5b der angetriebenen Welle 5 in Eingriff steht, ist in der axialen Bohrung 4 des Gewindebohrerkörpers 1 angeordnet. Eine Absorptionsfeder 12 (die als eine Druckfeder ausgebildet ist) ist zwischen dem Sitz 11 und einem Basis-Boden der axialen Bohrung 4. Die Absorptionsfeder 12 wirkt dahingehend, daß eine Fehlstellung absorbiert wird, die in einer Axialrichtung zwischen einem axialen Antriebselement der Werkzeugmaschine und dem Gewindebohrer, der an dieses angebracht und durch dieses angetrieben ist, auftreten kann. Eine Entspannungsfeder 14 (die als eine Zugfeder ausgebildet ist) ist zwischen einem distalen Boden der axialen Bohrung 4 und dem Eingriffselement 6, und steht radial und nach außen von der angetriebenen Welle 5 vor. Die Entspannungsfeder 14 zwingt die angetriebene Welle in Richtung ihres Basisendes. Eine Koppelung 15 ist an dem distalen Ende der angetriebenen Welle 5 angeordnet, so daß ein Gewindebohrerhalter 16, der einen Gewindebohrer 13 trägt, abnehmbar an die angetriebene Welle angebracht werden kann.

Bei der Verwendung eines derartigen Gewindebohrers wird das flanschförmige Paßelement 3, das von dem Gewindebohrerkörper 1 vorsteht, durch die Handhabungseinrichtung gegriffen, und der Schaft 2 wird mit der Antriebswelle in der Werkzeugmaschine derart verbunden, daß der Gewindebohrerkörper 1 zu einer Drehung angetrieben wird.

Mit der Drehung des Gewindebohrerkörpers ist das Eingriffselement 6 mit der Vorwärtskupplung 7 in Eingriff, so daß die angetriebene Welle 5 in der Vorwärts-Winkelrichtung gedreht wird, und der Gewindebohrer 13, der durch das distale Ende der Welle getragen wird, ein Innengewinde in ein Werkstück schneidet. Während dieses Vorgangs wird die angetriebene Welle 5 durch die Bohrung des Werkstücks, in die ein Gewinde geschnitten werden soll, entlang dieser geführt. Deshalb bewegt sich die angetriebene Welle 5 von selbst unabhängig von dem Gewindebohrerkörper 1 nach vorne. Wenn die Bohrung des Werkstücks vollständig mit einem Gewinde versehen ist, kommt das Eingriffselement 6 von der Vorwärtskupplung 7 außer Eingriff und tritt in den neutralen Raum 8 ein. Somit wird eine Drehkraft, die von dem Gewindebohrerkörper 1 auf die angetriebene Welle übertragen wurde, unterbrochen, und bringt diese in ihre Freilaufposition. Nachfolgend dreht die Antriebswelle den Gewindebohrerkörper 1 rückwärts und zieht ihn deshalb um einen kleinen Abstand zurück. Im Ergebnis verläßt das Eingriffselement 6 den neutralen Raum 8 und kommt in Eingriff mit der Rückwärtskupplung 9. Deshalb wird die angetriebene Welle nunmehr zuverlässig derart angetrieben, daß sie sich in einer Rückwärts-Winkelrichtung dreht. Der Gewindebohrer 13 wird dann ebenso durch und entlang der mit einem Gewinde versehenen Bohrung in dem Werkstück geführt, bis er vollständig aus der Gewindebohrung außer Eingriff kommt.

Fig. 10 zeigt eine weitere bekannte Vorrichtung mit nahezu dem gleichen Aufbau wie demjenigen der Vorrichtung von Fig. 9, was dadurch angedeutet wird, daß die gleichen Referenznummern den gleichen Elementen zugeordnet sind. Jedoch ist ein Überschaltmechanismus 17 in den in Fig. 10 gezeigten Gewindebohrerkörper eingebaut, so daß sich die Rückwärtskupplung 18 stets in die rückwärtige Richtung dreht. In diesem Fall muß die Antriebswelle in der Werkzeugmaschine nicht in die Rückwärtsrichtung übergeschaltet werden, was einen Unterschied zu der in Fig. 9 gezeigten Vorrichtung darstellt.

Eine Abdeckung 19 ist an einem Außenumfang des Gewindebohrerkörpers 1 mit Lagern 20 zwischen diesen gelagert und wird durch einen Ankerarm 21 festgehalten. Ein Kegelzahnrad 22 ist auf einen Wellenstumpf, der an einen Innenumfang der Abdeckung 19 angebracht ist, montiert. Der Wellenstumpf erstreckt sich senkrecht zu der Achse des Gewindebohrerkörpers. Das Kegelzahnrad 22 kämmt mit einem Paar von Zahnradabschnitten 24 und 25. Einer derselben 24 ist mit einer Vorwärtskupplung 23 integral, während der andere Zahnradabschnitt 25 an die Rückwärtskupplung 18 angebracht ist. Deshalb dreht sich die Rückwärtskupplung 18 stets in einer Richtung entgegengesetzt zu der Richtung, in der sich die Vorwärtskupplung 23 dreht. Dieser Gewindebohrer, dessen Antriebswelle nicht in die Rückwärtsrichtung geschaltet werden muß, kann leicht gesteuert werden.

Bei beiden Gewindebohrern gemäß dem Stand der Technik, wie sie in den Fig. 9 und 10 gezeigt sind, bewegt sich das Eingriffselement 6 lösbar im Eingriff mit der Vorwärtskupplung 7 oder 23 axial zusammen mit der angetriebenen Welle 5. Diese Gestaltung erzeugt oft ein gewisses Problem, wenn das Eingriffselement 6 und somit die angetriebene Welle 5 von ihrer treibenden Stellung, in der sie mit dem Gewindebohrerkörper 1 durch die Vorwärtskupplung 7 oder 23 verbunden ist, zu ihrer Freilauf- oder neutralen Stellung geschaltet wird. Dieses Problem ist eine erhebliche Schwierigkeit für das sofortige Außer-Eingriff-Kommen des Eingriffselements 6 von der Vorwärtskupplung, was das "Rattern" zwischen der Kupplung und dem Eingriffselement verursacht, das von dieser außer Eingriff gebracht wird. Ein derartiges Rattern verursachte bisher einen frühen Abrieb der beteiligten Elemente und eine geringere Genauigkeit des Gewindeschneidvorgangs. Das Rattern kann ein Phänomen sein, bei dem die zueinander passenden Elemente innerhalb einer kurzen Zeit wiederholt miteinander in Eingriff und voneinander außer Eingriff kommen. Diese Gewindebohrer sind üblicherweise in automatische Werkzeugmaschinen eingebaut, und ein geeigneter Abstand wird gewählt und ist darin vorhanden als ein nicht veränderbarer Bearbeitungshub des Gewindebohrerkörpers 1. Somit findet das Rattern bei einem derartigen System üblicherweise statt und verschlechtert die Maschinengenauigkeit.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Deshalb ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Gewindebohrmechanismus zu schaffen, der ein Eingriffselement aufweist, das davor geschützt wird, ein Ratter-Phänomen zu verursachen, wenn das Eingriffselement außer Eingriff kommt, jedoch noch nicht vollständig von einer Kupplung außer Eingriff gekommen ist. Mit anderen Worten soll das Eingriffselement daran gehindert werden, wiederholt mit der Kupplung in einer kurzen Zeitdauer in Eingriff und außer Eingriff zu kommen, so daß das Eingriffselement scharf von seiner treibenden Stellung zu seiner Freilauf- oder neutralen Stellung schaltbar ist. Diese Aufgabe wird durch einen Gewindebohrer mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Das Eingriffselement, das hierbei verwendet wird, muß in der Lage sein, schnell aus der Kupplung versetzt und um einen hinreichenden Abstand von dieser beabstandet zu werden, so daß es nicht in unzweckmäßiger Weise die Kupplung erneut berührt, wenn es von dieser außer Eingriff kommen muß. Jegliches Rattern darf nicht auftreten, so daß ein früher Abrieb der Eingriffsabschnitte des Eingriffselements und der Kupplung vermieden wird.

Die Übertragung von Drehkraft auf eine angetriebene Welle, die sich bei einer hohen Geschwindigkeit dreht, kann nunmehr zwischen dem treibenden Zustand und dem neutralen Zustand schnell gewechselt werden, da das Rattern, das zwischen den Elementen, die miteinander in Eingriff bringbar sind, unausweichlich war, nunmehr daran gehindert wird, aufzutreten, wodurch die Effizienz beim Gewindeschneiden eines Gewindebohrmechanismus, der gemäß der Erfindung geschaffen wird, in einem erheblichen Ausmaß verbessert wird.

Die vorliegende Erfindung ist auf eine beliebige Gewindebohrer-Anordnung anwendbar, die in einer automatisierten Maschine, wie z. B. einer NC-Werkzeugmaschine arbeitet, bei der die Vorrichtung präzise gemäß einem automatischen Steuerungssystem, das die Werkzeugmaschine aufweist, gesteuert werden kann. Somit trägt die Erfindung zu einer hohen Präzision bei den Gewindeschneidvorgängen bei.

Während die neuartigen Merkmale der vorliegenden Erfindung insbesondere in den beigefügten Ansprüchen beschrieben sind, wird die Erfindung, sowohl hinsichtlich ihrer konkreten Ausgestaltung als auch ihrer Absicht ebenso wie weitere Aufgaben und Merkmale derselben besser aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen deutlich.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine vordere Draufsicht eines Gewindebohrmechanismus, der in einer Ausführungsform vorgesehen ist und teilweise im Querschnitt gezeigt ist;

Fig. 2 zeigt einen ersten Betriebszustand wesentlicher Teile in dem Gewindebohrmechanismus;

Fig. 3 zeigt einen zweiten Betriebszustand wesentlicher Teile in dem Gewindebohrmechanismus;

Fig. 4 zeigt einen dritten Betriebszustand wesentlicher Teile in dem Gewindebohrmechanismus;

Fig. 5 zeigt einen letzten Betriebszustand wesentlicher Teile in dem Gewindebohrmechanismus;

Fig. 6 zeigt weitere wesentliche Teile in dem Gewindebohrmechanismus;

Fig. 7 zeigt wesentliche Teile, die denjenigen von Fig. 6 entsprechen und in einem Vergleichs- Referenzbeispiel vorliegen;

Fig. 8 (a) bis 8(c) zeigen eine weitere Ausführungsform, wobei:

Fig. 8(a) eine Querschnittsvorderansicht von Teilen der weiteren Ausführungsform ist;

Fig. 8(b) ebenso eine Querschnittsseitenansicht der weiteren Ausführungsform ist; und

Fig. 8(c) eine Querschnittsseitenansicht einer Modifikation der weiteren Ausführungsform ist;

Fig. 9 ist eine Querschnittsvorderansicht einer Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik; und

Fig. 10 ist ebenso eine Querschnittsvorderansicht einer weiteren. Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik.

Es ist zu erkennen, daß einige oder sämtliche der Zeichnungsfiguren schematische Darstellungen zu Zwecken der Verdeutlichung sind, und nicht notwendigerweise die tatsächlichen Größenbeziehungen oder Anordnungen der in den beschriebenen Ausführungsformen gezeigten Elemente darstellen.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Fig. 1 zeigt einen Gewindebohrmechanismus, für den die Erfindung in einer Ausführungsform sorgt, wobei wesentliche Teile desselben im Querschnitt gezeigt sind. Dieser Gewindebohrmechanismus weist einen Gewindebohrerkörper 30 auf, der an seinem Basisende einen Schaft 38 und ein flanschförmiges Paßelement 39 aufweist. Der Schaft 38 ist treibend mit einer (nicht gezeigten) Antriebswelle einer Werkzeugmaschine verbindbar, und das Paßelement 39 kann durch eine Handhabungseinrichtung der Werkzeugmaschine gegriffen werden. Eine axiale Bohrung 40 mit großem Durchmesser ist axial in dem Gewindebohrerkörper 30 ausgebildet, und eine angetriebene Welle 32 paßt in die Bohrung derart, daß sie in Längsrichtung des Gewindebohrerkörpers gleitbar ist.

Ein ringförmiges Element 33b paßt auf einen Basisendabschnitt 32a der getriebenen Welle 32. Eine in Eingriff bringbare Klaue 33 steht radial und nach außen von dem ringförmigen Element 33b vor. Die in Eingriff bringbare Klaue 33 ist entlang des Außenumfangs der getriebenen Welle 32 in einer Axialrichtung derselben versetzbar. Sowohl der Basisendabschnitt 32a als auch das ringförmige Element 33b sind leicht herzustellen, da sie eine runde Stange bzw. ein runder Zylinder sind. Eine gewöhnliche Kupplung 31 ist integral mit einem Innenumfang des Gewindebohrerkörpers 30 ausgebildet (oder integral an diesen mittels eines Befestigungsrings oder ähnlichem befestigt), so daß sie mit der in Eingriff bringbaren Klaue 33 in Eingriff kommt, wenn sie sich in einer normalen oder Vorwärts-Winkelrichtung drehen soll. Ein neutraler Freiraum 41, in dem die Kupplung 31 von der in Eingriff bringbaren Klaue 33 gelöst ist, ist proximal von und vorderhalb der Kupplung vorgesehen und erstreckt sich axial von derselben. Eine Rückwärtskupplung 42 ist koaxial mit und vorderhalb von dem Neutralraum 41 angeordnet, so daß sie mit der in Eingriff bringbaren Klaue 33 verbunden wird, wenn sie diese in einer Rückwärts- Winkelrichtung drehen soll. Eine kleine Pufferfeder 43 lagert die Rückwärtskupplung 42 derart, daß diese Kupplung drehbar im Gleichklang mit dem Gewindebohrerkörper 30 ist und trotzdem axial bezüglich desselben um einen geringen Abstand versetzbar ist.

Axiale Ränder 31a und 42a der Vorwärts- und der Rückwärtskupplung 31 bzw. 42 sind in Radialrichtung, wie gezeigt in den Figuren, geneigt. Dementsprechend sind entgegengesetzte Axialränder 33a und 33d der in Eingriff bringbaren Klaue 33 ebenso in Radialrichtung schräg, wie am besten aus Fig. 2 hervorgeht. Die Axialränder 31a, 42a, 33a und 33d müssen nicht notwendigerweise gerade sein, wie in den Zeichnungen gezeigt ist, sondern können etwas gekrümmt sein.

Ein Haltering 44 ist an einen Außenumfang des Basisendes der getriebenen Welle 32 befestigt. Ein Sitz 45 für die Feder ist durch den Haltering 44 gelagert, und eine Kupplungsfeder 37 liegt zwischen dem Sitz 45 und einer Basisendfläche 33c an der in Eingriff bringbaren Klaue 33 vor. Die Feder 37 zwingt die Klaue 33 stets in einer Richtung weg von der Vorwärtskupplung 31.

Eine Rutscheinrichtung 34 ist zwischen der angetriebenen Welle 32 und der in Eingriff bringbaren Klaue 33, die darauf paßt, derart angeordnet, daß sich diese nicht nur in Harmonie drehen können, sondern auch schnell in Axialrichtung und bezüglich einander versetzbar sind.

Bei der vorliegenden Ausführungsform kann die Rutscheinrichtung 34 wie folgt aufgebaut sein. Eine halb-U- förmige Nut 35a und eine allgemein U-förmige Nut 35b können jeweils in den Umfangsabschnitten der in Eingriff bringbaren Klaue 33 und der angetriebenen Welle 32 ausgebildet sein, wobei die genannten Abschnitte zueinander gerichtet sind. Diese Nuten weisen eine geeignete axiale Länge auf, die dafür angepaßt ist, eine Kupplungskugel 36 aufzunehmen und für diese zuzulassen, daß sie in Axialrichtung rollt. Die Kupplungskugel 36 zwingt einerseits die Klaue 33 dazu, sich synchron mit der angetriebenen Welle 32 zu drehen, und ermöglicht andererseits, daß diese Elemente bezüglich einander in der Axialrichtung gleiten.

Ein weiterer Haltering 46, der an einen Außenumfangsabschnitt der getriebenen Welle 32 befestigt ist, stützt einen Sitz 47 für eine Entlastungsfeder 48 (die als eine Zugfeder ausgebildet ist). Diese Feder 48 liegt zwischen dem Sitz 47 und einem distalen Boden der axialen Bohrung 40 des Gewindebohrerkörpers vor, wobei die getriebene Welle 32 gegen ihr Basisende gezwungen wird. Zusätzlich kann ein weiterer (nicht gezeigter) Sitz außer Eingriff bringbar mit einer Basisendfläche der getriebenen Welle 32 in Eingriff kommen, so daß eine (nicht gezeigte) Absorptionsfeder (die als eine Druckfeder ausgebildet ist) in der axialen Bohrung 40 des Gewindebohrerkörpers 30 angeordnet ist. Die Absorptionsfeder, die somit zwischen dem weiteren Sitz und dem Basis-Boden der axialen Bohrung vorliegt, absorbiert wünschenswert einen Positionsunterschied, der in einer Axialrichtung zwischen einem axialen Antriebselement in der Welle und einem Gewindebohrer 13, der hierdurch angetrieben wird, auftreten kann. Ein Prellring 49 als ein Pufferelement ist an dem Außenumfang der getriebenen Welle angeordnet, und die Wirkungsweise dieses Rings, der an einem Bereich zwischen der Klaue und dem Sitz für die Entlastungsfeder angeordnet ist, wird nachfolgend beschrieben. Eine (nicht gezeigte) Koppelung ist an einem distalen Ende der getriebenen Welle vorgesehen, so daß ein Halter für den Gewindebohrer 13, wie gezeigt in Fig. 9, abnehmbar an die Welle angebracht werden kann.

Eine Abdeckung, die den Gewindebohrerkörper 30 umschließt, ist mit diesem durch Federn 51 verbunden, die an dem Körper befestigt sind, sowie durch Befestigungselemente 52, die zu den Federn passen, wobei diese Elemente 52 aus einem elastischen Material, wie z. B. Gummi, ausgeführt sind.

Beim Betrieb wird der Gewindebohrerkörper 30 in Drehung gebracht, nachdem das flanschförmige Paßelement 39, das von diesem vorsteht, durch eine Handhabungseinrichtung gegriffen wurde, und der Schaft 38 mit der Antriebswelle, die in eine Welle eingebaut ist, verbunden wurde.

Mit dem Beginn der Drehung des Gewindebohrerkörpers 30 kommt die in Eingriff bringbare Klaue 33 mit der Vorwärtskupplung 31 in Eingriff, was verursacht, daß sich die getriebene Welle 32 in der Vorwärts-Winkelrichtung dreht. Der Gewindebohrer 13, der durch das distale Ende der getriebenen Welle gehalten ist, schneidet somit ein Innengewinde in eine Rohbohrung, die vorangehend in einem Werkstück ausgebildet wurde. Fig. 1 und 2 zeigen das Ausgangsstadium eines derartigen Gewindeschneidvorgangs.

Wie in Fig. 1 und insbesondere in Fig. 2 dargestellt ist, ist das Basisende 32a der getriebenen Welle 32, an der die Klaue 33 paßt, zu diesem Zeitpunkt an der am weitesten links liegenden Stellung in den Zeichnungen angeordnet. Deshalb befindet sich die Kupplungsfeder 37, die zwischen dem Sitz 45, der an der Welle befestigt ist, und der Klaue 33 angeordnet ist, in ihrem am weitesten ausgedehnten Zustand, was die geringste Elastizitätskraft ausübt. Die Kupplungskugel 36 ist zwischen dem (gemäß den Zeichnungen) linken Ende der Nut 35a in der Klaue 33 und dem (gemäß den Zeichnungen) rechten Ende der anderen Nut 35b in der getriebenen Welle 32 angeordnet.

In diesem Zustand treibt der Gewindebohrerkörper die getriebene Welle 32 durch die Kupplung 31, die Klaue 33 und die Kugel 36 an, so daß der Gewindeschneidvorgang eingeleitet wird. Wie in Fig. 3 zu erkennen ist, wird die getriebene Welle nach vorne durch und entlang der rohen Bohrung, die mit einem Gewinde versehen wird, geführt, so daß sich die Welle 32 selbst gemäß den Zeichnungen nach rechts antreibt. Während eines derartigen sich selbst antreibenden Zustandes befindet sich die Kupplung 31 in einer Fläche-zu-Fläche-Berührung mit der in Eingriff bringbaren Klaue 33, was zu einer hinreichenden Reibungskraft zwischen diesen führt. Jedoch liegt zwischen der Klaue 33 und der getriebenen Welle 32 die Kugel 36 vor, was diese in eine Rollberührung miteinander mit geringerer Reibung bringt. Folglich kann sich die Welle 32 für eine Zeitlang nach vorne und unabhängig von der Klaue 33 voranbewegen. Im Ergebnis wird die Kupplungsfeder 37 zwischen dem Sitz 45 und der Klaue 33 derart zusammengedrückt, daß ihre Elastizitätskraft gesammelt wird.

Die getriebene Welle 32 setzt ihre Voranbewegung fort, bis der damit integrale Federsitz 45 gegen die Basisendfläche 33a der in Eingriff bringbaren Klaue 33 lagert, und zwar an einem Endpunkt eines vorbestimmten Hubes für die getriebene Welle, wie gezeigt in Fig. 3. Nachfolgend wird die Klaue 33 nach vorne gezwungen, so daß sie sich zusammen mit der getriebenen Welle 32 bewegt, und zwar um einen Abstand derart, daß der rückwärtige Rand 33a nahe zu dem vorderen Rand 31a der Kupplung, wie in Fig. 4 zu erkennen ist, kommt.

Wenn sich die getriebene Welle weiter nach vorne, wie gezeigt in Fig. 5, bewegt, werden die Ränder 33a und 31a voneinander getrennt, was bewirkt, daß die Klaue 33 von der Kupplung 31 außer Eingriff kommt, und eine Reibberührung zwischen diesen ausgeschlossen wird. Als Reaktion auf eine derartige Veränderung in der Beziehung zwischen den relevanten Elementen wird die Klaue 33 infolge der Kupplungskugel 36, die zu einer weniger reibungsbehafteten Berührung führt, und ferner infolge des Lösens der Elastizitätsenergie, die sich in der Kupplungsfeder 37 angesammelt hat, eine sofortige und schnelle Vorwärtsbewegung an und bezüglich der getriebenen Welle 32 durchführen. Somit kommt die in Eingriff bringbare Klaue 33 sicher und exakt von der Kupplung 31 außer Eingriff und wird diese nie wieder berühren, auch wenn die Geschwindigkeit der angetriebenen Welle 32, die eine zusätzliche Vorwärtsbewegung ausführt, relativ gering ist. In diesem Zustand befindet sich die Kupplungskugel 36 in Berührung mit und ist gehalten zwischen dem Basisende der Nut 35a und dem distalen Ende der anderen Nut 35b. Deshalb befindet sich die in Eingriff bringbare Klaue 33 in einer derartig vordersten Stellung und kann sich nicht länger bezüglich der angetriebenen Welle nach vorne bewegen. Der Prallring 49 dient als eine Polsterung, die einen Stoß absorbiert, der anderenfalls auf die Klaue 33 aufgebracht würde, zu dem Zeitpunkt, wenn diese ihre vorderste Stellung einnimmt.

Es ist vorteilhaft, daß die rollende Kugel 36 nur eine geringere axiale Versetzung durchführen muß, die im allgemeinen die Hälfte der Differenzversetzung ist, die zwischen der Klaue. 33 und der getriebenen Welle 32, die sich bezüglich dieser bewegt, vorliegt.

Die in Eingriff und außer Eingriff bringbaren Ränder 31a und 33a der Kupplung 31 und der Klaue 33 sind, wie am besten in Fig. 6 erkennbar ist, in Radialrichtung geneigt. Deshalb können sie eine Eingriffslänge L&sub2; aufweisen, die größer ist verglichen mit derjenigen L&sub1; einer Kupplung 7 und einer Klaue 6, die senkrecht zu einer Referenzachse gemäß der in Fig. 7 gezeigten Vorrichtung sind. Somit weist die Kupplung 37 einen größeren Bereich auf, der sich in Berührung mit der Klaue 33 befindet, wodurch ein lokaler Abrieb derselben verringert wird. Wie oben vorgeschlagen, können die Ränder 31a und 33a etwas gekrümmt und konvex geformt sein.

Mit der Vollendung des Gewindeschneidens der Bohrung in dem Werkstück kommt die Klaue 33 auf die genannte Art und Weise von der Vorwärtskupplung 31 derart in Eingriff, daß sie in den neutralen Raum 41 eintritt, in dem die Übertragung von Drehkraft von dem Gewindebohrerkörper 30 auf die getriebene Welle 32 unterbrochen wird. Nachfolgend zu diesem Übergangs- Neutralzustand treibt die Antriebswelle der Welle den Gewindebohrerkörper derart an, daß sich dieser in einer Rückwärts-Winkelrichtung dreht. Die Rückwärtsdrehung des Gewindebohrerkörpers versetzt diesen um einen kleinen Abstand in Richtung seines Basisendes und verursacht folglich, daß die Rückwärtskupplung 42 in einen Eingriff mit der Klaue 33 kommt, die übergangsweise in dem Neutralzustand war. Hierzu beginnt sich die getriebene Welle 32 in der Rückwärtsrichtung zu drehen. Die in Eingriff bringbaren Ränder 33d und 42a sind ebenso in einer Radialrichtung geneigt, so daß ihre Abriebe vermindert werden.

Die sich rückwärts drehende getriebene Welle 32 wird ebenso durch die bereits mit einem Gewinde versehene Bohrung geführt, bis der Gewindebohrer 13 vollständig von dieser zurückgezogen ist.

Obwohl die in Eingriff bringbare Klaue 33 bei der beschriebenen Ausführungsform integral mit dem ringförmigen Element 33b ausgebildet ist, kann dieses Element alternativ eine sich axial erstreckende Nut 33e zum dichten und abnehmbaren Halten einer alternativen Klaue, wie gezeigt in Fig. 8(a), aufweisen. Diese abnehmbare Klaue kann entweder ein kurzes säulenförmiges Stück 33A, wie gezeigt in Fig. 8(b), oder eine kleine Platte 338, wie gezeigt in Fig. 8(c), sein. In jedem Fall kann auch eine derartige abnehmbare Klaue 33A oder 33B leicht durch eine neue ersetzt werden. Nur eine derartige Klaue kann aus einem gegen Abrieb widerstandsfähigen Material, wenn gewünscht, ausgeführt sein.

Der Gewindebohrer, der bei der beschriebenen Ausführungsform verwendet wird, wird auf einen Fall angewendet, bei dem sich die Antriebswelle der Welle in Rückwärtsrichtung dreht, er kann jedoch auch auf einen anderen Fall, wie gezeigt in Fig. 10, angewendet werden, bei dem der Gewindebohrer darin eingebaut den bekannten Reversiermechanismus aufweist, wie aus der obigen Beschreibung deutlich wird.

Obwohl die Erfindung mit den Begriffen der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsform beschrieben wurde, ist diese Offenbarung nicht als beschränkend aufzufassen.

Eine Vielzahl von Veränderungen und Modifikationen sind den Fachleuten anhand der gegebenen Offenbarung präsent. Demzufolge sollten die beigefügten Ansprüche derart ausgelegt werden, daß sie sämtliche Veränderungen und Modifikationen abdecken, die in den Bereich der vorliegenden Erfindung, wie er beansprucht wird, fallen.


Anspruch[de]

1. Gewindebohrmechanismus mit:

einem Gewindebohrerkörper (30), der derart angetrieben werden kann, daß er sich dreht, und der eine darin eingebaute Kupplung (31) aufweist;

einer getriebenen Welle (32), die einen Abschnitt aufweist, der drehbar in dem Gewindebohrerkörper gehalten ist und sich koaxial von diesem erstreckt;

einer in Eingriff bringbaren Klaue (33), die an die getriebene Welle angeschlossen ist und derart durch diese getragen wird, daß sie lösbar mit der Kupplung derart in Eingriff kommt, daß eine Drehkraft von dem Gewindebohrerkörper auf die angetriebene Welle übertragen wird;

wobei die angetriebene Welle in Axialrichtung des Gewindebohrerkörpers um einen vorbestimmten Hub derart bewegbar ist, daß die in Eingriff bringbare Klaue von der Kupplung außer Eingriff gebracht wird, wodurch die Drehkraft unterbrochen wird, so daß sie nicht auf die getriebene Welle übertragen wird, und sie in einen Neutralzustand gebracht wird;

wobei die getriebene Welle ein distales Ende aufweist, an das ein Gewindebohrer (13) angeschlossen ist;

einer Rutscheinrichtung (34), die zwischen der getriebenen Welle und der in Eingriff bringbaren Klaue, die treibend mit dieser verbunden ist, angeordnet ist;

wobei die Rutscheinrichtung derart gestaltet ist, daß sich die Klaue und die getriebene Welle im Gleichklang drehen und bezüglich einander in einer Axialrichtung des Gewindebohrerkörpers versetzbar sind; und

einer Kupplungsfeder (37), welche die in Eingriff bringbare Klaue von der Kupplung wegzwingt.

2. Gewindebohrmechanismus nach Anspruch 1, wobei die Rutscheinrichtung eine Kupplungskugel (36) aufweist, die in Nuten (35a, 35b) paßt, die in Oberflächenabschnitten der Klaue und der getriebenen Welle ausgebildet sind, wobei die Oberflächenabschnitte zueinander gerichtet sind, so daß die Kupplungskugel nur in der Axialrichtung rollt.

3. Gewindebohrmechanismus nach Anspruch 1, wobei die Kupplung und die Klaue Ränder (31a, 33a; 33d, 42a) aufweisen, die miteinander in Eingriff bringbar sind und in einer Radialrichtung der getriebenen Welle geneigt sind.

4. Gewindebohrmechanismus nach Anspruch 1, ferner mit einem Pufferelement, das an einem Ende des vorbestimmten Hubes angeordnet ist, wobei das Pufferelement als Polsterung für die in Eingriff bringbare Klaue dient.

5. Gewindebohrmechanismus nach Anspruch 1, wobei die in Eingriff bringbare Klaue abnehmbar an die getriebene Welle angebracht ist.







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