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Überlastsicherung für das spanabhebende Bearbeiten mittels eines sich
um seine Mittelachse drehenden Werkzeuges Die Erfindung betrifft eine Überlastsicherung
für das spanabhebende Bearbeiten mittels eines sich um seine Mittelachse drehenden
Werkzeuges, insbesondere zum Schneiden von Gewinden mittels eines Gewindeschneidwerkzeuges.
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Beim Schneiden von Gewinden mit Gewindeschneidwerkzeugen oder bei
anderen ähnlichen Arbeiten ist es erwünscht, daß das Werkzeug bei Erreichen eines
bestimmten Drehmoments stehenbleibt, um so Beschädigungen des Werkzeuges und des
Werkstückes zu vermeiden. Es ist bereits bekannt, zu diesem Zweck ein Bohrfutter
mit einer Sicherungseinrichtung zu versehen, bei der die Mitnahme der Klemmbacken
des Bohrfutters durch mit ihnen verbundene, in Mitnehmernuten einer Rastenscheibe
einfallende gehärtete Mitnehmerstifte erfolgt. Diese weisen Seitenwände auf, die
nach beiden Umfangsrichtungen gleich geneigt sind. Trifft nun das eingespannte Werkzeug
beim Arbeiten auf einen Widerstand, so rasten die Mitnehmerstifte aus den Mitnehmernuten
aus, und die das Werkzeug tragende Abtriebsseite des Bohrfutters ist damit entkuppelt.
Zwar ist bei dieser bekannten Einrichtung eine Verstellung des Mitnahmedrehmoments
der Rasteinrichtung durch radiale Verstellung der Mitnehmerstifte möglich, doch
ist für eine bestimmte Einstellung dieses Drehmoment in beiden Drehrichtungen konstant,
so daß also beispielsweise bei Umkehrung der Drehrichtung ein Lösen des Werkzeuges
meist unmöglich ist, da hierzu meistens ein größeres Drehmoment erforderlich ist.
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Demgegenüber sind erfindungsgemäß bei der Überlastsicherung ein mit
der Antriebsseite formschlüssig verbundenes, axial um einen bestimmten Betrag verschiebbares
Antriebselement und ein mit der Abtriebsseite formschlüssig verbundenes, axial uriverschiebbares
Abtriebselement durch Rollglieder, die beim Betrieb mit normaler Drehmomentübertragung
in geneigte Schultern aufweisenden Ausnehmungen von gegenüberliegenden Bahnen der
beiden vorgenannten Elemente angeordnet sind, kraftschlüssig miteinander verbunden.
Das erfinderische Neue besteht darin, daß diese Ausnehmungen in Umfangsrichtung
der Bahnen für Vorwärts- und Rückwärtslauf Schultern verschiedener Neigung aufweisen.
Dadurch wird in beiden Drehrichtungen ein unterschiedliches Mitnahmedrehmoment erzielt,
und es ist so möglich, beim Rückwärtsgang ein größeres Drehmoment auszuüben als
beim Vorwärtsgang. Hierdurch ist sichergestellt, daß ein festgefahrenes Werkzeug
beim Rückwärtsgang gelöst wird. Ohne eine solche Anordnung kann das festgefahrene
Werkzeug aus dem Werkstück in den meisten Fällen nur unter Schwierigkeiten herausgelöst
werden, da die Begrenzung des Drehmoments bei den bekannten Vorrichtungen für Rückwärtslauf
nicht höher liegt als beim Vorwärtslauf. In solchem Falle muß das Werkzeug durch
eine besondere Vorrichtung aus dem Werkstück entfernt- werden.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt;
es zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Werkzeugaufnahme mit Überlastsicherung,
Fig. 2 einen Schnitt nach Linie 2-2 der Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt nach Linie
3-3 der Fig. 1, Fig.4 und 5 abgewickelte Teilansichten der Einrichtung zum Hochhalten
des Antriebselementes nach Fig. 1 in der unteren bzw. der oberen Stellung, Fig.6
und 7 abgewickelte Teilansichten der Mitnahmeeinrichtung nach Fig. 1 in gekuppelter
bzw. entkuppelter Stellung.
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In der Werkzeugaufnahme ist in einer Innenhülse 10 ein Innenbolzen
11 angeordnet, an dessen oberem Ende eine Scheibe 12 mit einer Schraube 13 befestigt
ist. Am unteren Ende ist mittels eines Keiles 15 ein Mitnehmerfiansch 14 befestigt,
der Kupplungszähne 141 aufweist. Das untere Ende des Innenbolzens 11 ist mit Außengewinde
111 versehen und läuft in einen Konus 112 aus. Auf dem Gewinde bzw. dem Konus wird
das nicht dargestellte Gewindeschneidwerkzeug in üblicher Weise befestigt.
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Auf der Innenhülse 10 ist eine Zwischenhülse 16 um einen durch
eine Schulter 101 festgelegten Betrag längs verschiebbar, aber mittels Keil 17 unverdrehbar
angeordnet. Nach unten zu erweitert sich die Zwischenhülse 16 zu einem Ring 161.
Die Vorrichtung wird nach außen durch eine Außenhülse 18 und eine Stellmutter 19
begrenzt, die in die erstere eingeschraubt und mittels Gewindestift 20 festgelegt
ist. Zwischen der Stellmutter 19 und dem Ringteil 161 ist eine Druckfeder 21 angeordnet,
die mit ihrem unteren
Ende auf einem Federteller 22 ruht, der auf
Kugeln 23 auf dem Ringteil 161 drehbar gelagert ist. Zwischen der Innenhülse 10
und der Außenhülse 18 ist eine Mitnehmerhülse 24 angeordnet, die gegen einen Bund
102 der Hülse 10 anstößt und auf dem unteren Teil der vorgenannten Hülse 10 mittels
einer Scheibe 25 und einem Sprengring 26 derart gesichert ist, daß sie sich relativ
zur Hülse 10 zwar drehen, aber nicht axial bewegen kann. Mit ihren Kupplungszähnen
242 greift die Mitnehmerhülse 24 in entsprechende Zahnlücken des Mitnehmerflansches
14 ein, so daß der Mitnehmerflansch 14 in Drehrichtung und die Mitnehmerhülse formschlüssig
gekuppelt sind.
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Zwischen dem unteren Rand 162 des Ringteiles 161 und dem oberen äußeren
Rand 241 der Mitnehmerhülse 24 sind Kugeln 27 angeordnet, die in einem Kugelkäfig
28 gehalten sind. Die Form der Kugellaufbahnen ist aus Fig. 6 und 7 ersichtlich.
Auf der Mitnehmerhülse 24 ist ferner auf Kugeln 35 ein Tragring 30 drehbar angeordnet,
der die aus Fig. 4 und 5 ersichtliche Form aufweist. Auf dem oberen Rand des Tragringes
sind Kugeln 29 vorgesehen, die in einem Käfig 31 gehalten sind. Im Käfig 31 ist
eine Nut 311 vorgesehen, in die ein Stift 34 des Tragringes 30 derart eingreift,
daß die beiden Teile eine relative Drehbewegung zueinander um einen vorbestimmten
Winkel ausführen können. Zwischen dem Ringstück 161 und dem Käfig 31 bzw. dem Tragring
30 und der Mitnehmerhülse 24 ist je eine Mitnahmefeder 32 bzw. 33 angeordnet.
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Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: Beim Schneiden von Gewinde
liegen die Kugeln 27 in entsprechenden Ausnehmungen 243 und 163 der Laufbahnen der
Mitnehmerhülse 24 bzw. des Ringteiles 161, wie dies in Fig.6 gezeigt ist. Wird nun
die Innenhülse 10 durch einen ihr entsprechenden Konus wie üblich angetrieben,
so versetzt die von der Innenhülse 10 mitgenommene Zwischenhülse 16 mit Hilfe der
vorgenannten Kugeln 27 auch die Mitnehmerhülse 24 in Umdrehung. Der Tragring 30,
die Kugeln 29, der Kugelkäfig31, die Zwischenhülse16 und die Kugeln 27 befinden
sich dabei in den Stellungen gemäß Fig. 1, 4 und 6.
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Bleibt nun das Gewindeschneidwerkzeug aus irgendeinem Grunde stehen,
so wird über den Mitnehmerflansch 14 auch die Mitnehmerhülse 24 angehalten, während
die Zwischenhülse 10 sich nach wie vor dreht. Die Kugeln 27 gelangen dabei in die
Lage gemäß Fig. 7. Dadurch wird die Zwischenhülse 16 angehoben und nimmt mittels
der Mitnahmefeder 32 den Kugelkäfig 31 mit, während die Mitnahmefeder 33 die Aufgabe
hat, den Tragring 30 zu bremsen, wodurch der Kugelkäfig 31 nun entsprechend der
Länge der Nut 311, in die der Stift 34 eingreift, eine begrenzte Relativbewegung
zum Tragring 30 ausführt. Durch diese Bewegung werden die Kugeln 29, die bisher
auf dem Grund einer Zahnlücke des Tragrings 30 geruht haben, entlang der aus Fig.4
erkennbaren schrägen Fläche 301 von Zähnen 302 so weit mitgenommen,
bis die Kugeln 29 auf der oberen Kuppe der Zähne 302 des Tragrings 30 angekommen
sind (Fig. 5). Jetzt rollen die Kugeln 27 in die nächste, um 120° versetzte Ausnehmung
243, wie in Fig. 7 strichpunktiert dargestellt ist. Der Abstand zwischen Mitnehmerhülse
24 und Unterrand 162 bleibt jedoch durch die auf den Zähnen 302 aufsitzenden Kugeln
29 erhalten. In dieser Stellung hört die Relativbewegung von Tragring 30 und Kugelkäfig
31 auf, so daß nunmehr über den Stift 34 auch der Tragring 30 wieder mitgenommen
wird, der sich auf den Kugeln 35 drehen kann. In der in Fig.5 gezeigten Stellung
ist nun ein Absinken des Kugelkäfigs 31 mit Kugeln 29 nicht mehr möglich, denn in
dieser Stellung liegt die Zwischenhülse 16 gegen die Kugeln 29 an. Nunmehr wird
über diese Kugeln 29, den Tragring 30 und die Kugeln 35 die Federkraft auf die Mitnehmerhülse
24 übertragen. Die Kugeln 35 wirken nun als Kugellager für den Tragring 30, der
über die Kugeln 29 von der Zwischenhülse 16 mitgenommen wird. Dadurch wird eine
Relativbewegung zwischen den Kugeln 29 und dem Tragring 30 vermieden und
die Zwischenhülse 16 in dieser Stellung der Teile ständig in ihrer oberen Stellung
gehalten. Damit wird auf das eigentliche Gewindeschneidwerkzeug kein Drehmoment
mehr ausgeübt, so daß mit Sicherheit jede Beschädigung des Werkstückes oder des
Werkzeuges vermieden wird.
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Wird die Drehrichtung der Vorrichtung geändert, so werden durch die
Relativbewegung von Kugelkäfig 31 und Tragring 30 die Kugeln 29 wieder in die Lage
gemäß Fig. 4 zurückgebracht, und die Zwischenhülse 16 gelangt durch die Druckfeder
21 wieder in ihre alte Lage gemäß Fig. 1 nach unten. Die Kugeln 27 rasten dabei
in die in ihren Bahnen vorgesehenen Aussparungen ein, so daß die Zwischenhülse 16
die Mitnehmerhülse 24 und damit den Mitnehmerflansch 14 und auch das Werkzeug wieder
mitnimmt.
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Durch die Form der Aussparung gemäß Fig. 6 und 7 mit einer scharfen
Kante 244 und einer verlaufenden Kante 245 wird erreicht, daß das im Rückwärtsgang
übertragene Drehmoment größer ist als das im Vorwärtsgang übertragene. So kann ein
ruckartiges Rückwärtsanlaufen herbeigeführt werden, das erforderlich ist, um ein
steckengebliebenes Werkzeug loszubekommen.