DE1034952B

DE1034952B - Overload protection for machining by means of a tool rotating around its central axis

Info

Publication number: DE1034952B
Application number: DEV5970A
Authority: DE
Inventors: Karl Hueller; Hermann Schmidt
Original assignee: VORRICHTUNGSBAU HUELLER
Current assignee: VORRICHTUNGSBAU HUELLER
Priority date: 1953-06-24
Filing date: 1953-06-24
Publication date: 1958-07-24

Description

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.Overload protection for machining by means of a tool rotating about its central axis The invention relates to an overload protection device for machining by means of a rotating around its central axis Tool, in particular for cutting threads by means of a thread cutting tool.

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.When cutting threads with thread cutting tools or with other similar work it is desirable that the tool when reaching a certain torque stops, so as to damage the tool and the To avoid workpiece. It is already known to use a drill chuck for this purpose to be provided with a safety device in which the clamping jaws are taken along of the chuck through connected to them, in driving grooves of a detent disk incident hardened drive pins takes place. These have side walls that are inclined equally in both circumferential directions. Now hits the clamped tool when working on a resistance, the driving pins snap out of the driving grooves off, and the output side of the drill chuck carrying the tool is thus uncoupled. It is true that in this known device there is an adjustment of the entrainment torque the locking device possible by radial adjustment of the driving pins, but this torque is constant in both directions of rotation for a certain setting, so that, for example, when the direction of rotation is reversed, the tool is released is usually impossible, since this usually requires a larger torque.

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.In contrast, according to the invention, a with the overload protection the drive side positively connected, axially displaceable by a certain amount Drive element and one that is positively connected to the output side and can be axially displaced Output element through rolling elements, which when operating with normal torque transmission in inclined shoulders having recesses of opposite tracks of the two aforementioned elements are arranged, positively connected to one another. The inventive novelty is that these recesses in the circumferential direction of the lanes for running forwards and backwards have shoulders of different inclinations. As a result, a different driving torque is achieved in both directions of rotation, and it is thus possible to exert a greater torque than when reversing when moving forward. This ensures that a stuck tool is released when reversing. Without such an arrangement it can get stuck Tool released from the workpiece in most cases only with difficulty because the limitation of the torque in the known devices for reverse rotation is not higher than when running forward. In such a case the tool has to go through a special device can be removed from the workpiece.

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.In the drawing, an embodiment of the invention is shown; It shows Fig. 1 a longitudinal section through a tool holder with overload protection, FIG. 2 shows a section along line 2-2 of FIG. 1, FIG. 3 shows a section along the line 3-3 of FIGS. 1, 4 and 5 developed partial views of the device for holding up of the drive element according to FIG. 1 in the lower or upper position, FIG and 7 developed partial views of the entrainment device according to FIG. 1 in coupled or uncoupled position.

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.In the tool holder, an inner bolt 11 is arranged in an inner sleeve 10 , at the upper end of which a washer 12 is fastened with a screw 13. A driver flange 14, which has coupling teeth 141, is fastened to the lower end by means of a wedge 15. The lower end of the inner bolt 11 is provided with an external thread 111 and ends in a cone 112. The thread cutting tool, not shown, is fastened in the usual way on the thread or the cone.

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.On the inner sleeve 10 , an intermediate sleeve 16 is longitudinally displaceable by an amount determined by a shoulder 101, but is arranged non-rotatably by means of a wedge 17. Towards the bottom, the intermediate sleeve 16 widens to form a ring 161. The device is limited to the outside by an outer sleeve 18 and an adjusting nut 19 which is screwed into the former and fixed by means of a threaded pin 20. A compression spring 21 is arranged between the adjusting nut 19 and the ring part 161, the lower end of which rests on a spring plate 22 which is rotatably mounted on balls 23 on the ring part 161. Between the inner sleeve 10 and the outer sleeve 18 a driver sleeve 24 is arranged, which abuts against a collar 102 of the sleeve 10 and is secured on the lower part of the aforementioned sleeve 10 by means of a washer 25 and a snap ring 26 so that it is relative to the sleeve 10 can rotate, but not move axially. With its coupling teeth 242, the driver sleeve 24 engages in corresponding tooth gaps of the driver flange 14, so that the driver flange 14 is positively coupled in the direction of rotation and the driver sleeve.

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.Between the lower edge 162 of the ring part 161 and the upper outer Edge 241 of the driver sleeve 24 are balls 27 arranged in a ball cage 28 are held. The shape of the ball raceways can be seen from FIGS. 6 and 7. On the driver sleeve 24, a support ring 30 is also rotatably arranged on balls 35, which has the form shown in FIGS. 4 and 5. On the upper edge of the support ring balls 29 are provided, which are held in a cage 31. In cage 31 is a groove 311 is provided into which a pin 34 of the support ring 30 engages in such a way that that the two parts rotate relative to each other by a predetermined amount Able to run angles. Between the ring piece 161 and the cage 31 or the support ring 30 and the driver sleeve 24 are each a driver spring 32 and 33 is arranged.

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.The mode of operation of the arrangement is as follows: When threads are being cut, the balls 27 lie in corresponding recesses 243 and 163 of the raceways of the driver sleeve 24 or of the ring part 161, as shown in FIG. If the inner sleeve 10 is now driven as usual by a cone corresponding to it, the intermediate sleeve 16 carried along by the inner sleeve 10 also sets the driver sleeve 24 in rotation with the aid of the aforementioned balls 27. The support ring 30, the balls 29, the ball cage 31, the intermediate sleeve 16 and the balls 27 are in the positions according to FIGS. 1, 4 and 6.

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.If the thread-cutting tool now stops for any reason, the driver sleeve 24 is also stopped via the driver flange 14, while the intermediate sleeve 10 continues to rotate. The balls 27 move into the position according to FIG. 7. The intermediate sleeve 16 is raised and takes the ball cage 31 with it by means of the driving spring 32, while the driving spring 33 has the task of braking the support ring 30, whereby the ball cage 31 now accordingly the length of the groove 311 in which the pin 34 engages, executes a limited relative movement to the support ring 30. As a result of this movement, the balls 29, which have previously rested on the bottom of a tooth gap in the support ring 30, are carried along by the inclined surface 301 of teeth 302 that can be seen in FIG Support rings 30 have arrived (Fig. 5). The balls 27 now roll into the next recess 243 offset by 120 °, as shown in phantom in FIG. However, the distance between the driver sleeve 24 and the lower edge 162 is maintained by the balls 29 resting on the teeth 302. In this position, the relative movement of the support ring 30 and the ball cage 31 ceases, so that the support ring 30, which can rotate on the balls 35, is now also taken along again via the pin 34. In the position shown in FIG. 5, a lowering of the ball cage 31 with balls 29 is no longer possible, because in this position the intermediate sleeve 16 rests against the balls 29. The spring force is now transmitted to the driver sleeve 24 via these balls 29, the support ring 30 and the balls 35. The balls 35 now act as ball bearings for the support ring 30, which is carried along by the intermediate sleeve 16 via the balls 29. As a result, a relative movement between the balls 29 and the support ring 30 is avoided and the intermediate sleeve 16 is constantly held in its upper position in this position of the parts. This means that no more torque is exerted on the actual thread cutting tool, so that any damage to the workpiece or the tool is avoided with certainty.

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.If the direction of rotation of the device is changed, the Relative movement of the ball cage 31 and the support ring 30 puts the balls 29 back into position brought back according to FIG. 4, and the intermediate sleeve 16 passes through the compression spring 21 back to its old position according to FIG. 1 downwards. The balls 27 snap in here into the recesses provided in their tracks, so that the intermediate sleeve 16 the driver sleeve 24 and thus the driver flange 14 and also the tool again takes away.

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.Due to the shape of the recess according to FIGS. 6 and 7 with a sharp one Edge 244 and a running edge 245 is achieved that the reverse transmitted torque is greater than that transmitted in forward gear. So can a jerky backward start-up can be brought about, which is necessary to a Get rid of a stuck tool.

Claims

PATENT CLAIM Overload protection for machining by means of a tool rotating about its central axis, in particular for cutting threads by means of a thread cutting tool, in which a drive element positively connected to the drive side, axially displaceable by a certain amount and a positively connected to the output side, axially movable Output element by means of rolling elements which, during operation with normal torque transmission, are arranged in recesses having inclined shoulders in opposing tracks of the two aforementioned elements, are non-positively connected to one another, characterized in that the recesses (163, 243) in the circumferential direction of the tracks (162, 241) have shoulders of different inclinations (245, 244) for forward and backward running. Considered publications: German Patent Nos. 633 779, 620 377, 460158.