DE60002858T2

DE60002858T2 - Werkzeugmaschine mit vorschubantrieb und zurückziehbaren teilen

Info

Publication number: DE60002858T2
Application number: DE60002858T
Authority: DE
Inventors: E. Fowler; C. Jensen; A. Thames
Original assignee: Cooper Technologies Co
Current assignee: Cooper Technologies Co
Priority date: 1999-06-18
Filing date: 2000-06-12
Publication date: 2003-12-04
Anticipated expiration: 2020-06-13
Also published as: EP1185395A2; EP1185395B1; US6261033B1; DE60002858D1; WO2000078502A9; WO2000078502A3; WO2000078502A2; WO2000078502B1

Description

Hintergrund der Erfindung

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft Werkzeugmaschinen mit Zwangsvorschub, wie beispielsweise Bohrer mit rechtwinkligem Zwangsvorschub, insbesondere eine Vorrichtung zur automatischen Wegbewegung eines Elements von einem differentialen Vorschubzahnrad der Werkzeugmaschine, um eine Spindel der Werkzeugmaschine zu veranlassen, einen Einzug zu stoppen.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Werkzeugmaschinen mit Zwangsvorschub, wie beispielsweise Bohrer mit Zwangsvorschub, sind gewöhnlich für Bohrungen von Löchern in Werkstücken bekannt, die beispielsweise aus Substanzen wie Stahl, Aluminium, Titan und Kompositen gebildet sind. Bohrer mit Zwangsvorschub umfassen einen Zwangsvorschubmechanismus, der einen Bohrer in ein Werkstück vorschiebt.
Die Fig. 1 stellt ein Beispiel eines konventionellen Bohrers mit Zwangsvorschub dar, insbesondere einen Bohrer 10 mit rechtwinkligem Zwangsvorschub, der mit einer Trennvorrichtung 12 gekoppelt ist. Der Bohrer 10 mit Zwangsvorschub umfaßt im Allgemeinen eine Spindel 28, die sich zusätzlich zur Drehung um einen vorherbestimmten Wert pro Umdrehung in Richtung auf das zu bohrende Werkstück vorwärts bewegt. Konventionelle Anwendungen für Bohrer mit Zwangsvorschub umfassen, unter anderen Anwendungen, Bohrlöcher in verschiedenen Teilen eines Flugzeugs.
Der Bohrer 10 mit rechtwinkligem Zwangsvorschub umfaßt einen Luftmotor 14. Der Luftmotor 14 wird mittels einer (nicht gezeigten) Pressluftquelle angetrieben. Wie nachstehend beschrieben wird, veranlaßt der Luftmotor 14 die Spindel 28 zu drehen. Die Spindel 28 wird veranlaßt zu drehen und schreitet mittels Drehung des Spindel- Antriebszahnrads 18 und des Spindel-Vorschubzahnrads 20 mit einem Differential- Vorschubzahnrad 24 und einem Differential-Antriebszahnrad 26 vor. Das Spindel- Vorschubzahnrad umfaßt Innengewinde, die auf die Außengewinde 27 aufgeschraubt sind, die sich entlang der Länge der Spindel 28 erstrecken. Daher wird, wenn das Spindel-Vorschubzahnrad 20 in Relation zu der Spindel 28 gedreht wird, die Spindel 28 durch das Spindel-Vorschubzahnrad 20 vorgeschoben. Die, in der Fig. 1 dargestellten, Außengewinde 27 der Spindel 28 sind linksdrehende Gewinde. Die Spindel 28 umfaßt auch Antriebsnuten 30, die sich entlang der Länge der Spindel 28 erstrecken. Das Spindel-Antriebszahnrad 18 umfaßt (nicht in der Fig. 1 dargestellte) männliche Keilnabenprofile, die im Eingriff mit den Antriebsnuten 30 auf der Spindel 28 sind. Damit dreht auch die Spindel 28, wenn das Spindel-Antriebszahnrad 18 gedreht wird.
Wenn der Luftmotor 14 betätigt wird, wird das Spindel-Antriebszahnrad veranlaßt, sich zu drehen, das die Spindel 28 infolge des Eingriffs der männlichen Keilnabenprofile mit den Antriebsnuten 30 drehen wird. Beim vorwärts laufenden Betrieb oder dem Bohrmodus dreht der Luftmotor 14 sich im Uhrzeigersinn (wie von der Rückseite der Werkzeugmaschine 100 gesehen werden kann), der eine Motorspindel 16 dreht. Die Zahnradserien 32, 34, 38, 40, 26 verbinden die Motorspindel 16 mit der Spindel 28. Weitaus spezieller wird die Drehung der Motorspindel 16 das Ritzel 32 drehen, das bei Drehung das Zahnrad 34 antreibt, das verstiftet oder verkeilt zur Welle 36 ist. Das spitze Ritzel 38 treibt das Leitradzahnrad 40 an, das das Differential-Antriebszahnrad 26 antreibt. Bei einem Vorwärtsbohrmodus wird das Differential-Antriebszahnrad 26 mit dem Differential- Antriebszahnrad 24 gekoppelt, so dass sie sich in Übereinstimmung drehen. Das Differential-Antriebszahnrad 26 steht auch mit dem Spindel-Antriebszahnrad 18 im Eingriff. Da das Spindel-Antriebszahnrad 18 mit der Spindel 28 über die Antriebsnuten 30 im Eingriff steht, wird die Drehung des Differential-Antriebszahnrads 26 auf die Spindel 28 übertragen. Jedoch wird der Spindel 28 erlaubt, sich longitudinal durch das Spindel- Antriebszahnrad 18 wegen der Antriebsnuten 30 zu bewegen.
Das Spindel-Vorschubzahnrad 20, das auf die Spindel 28 geschraubt ist, wird mittels des Differential-Vorschubzahnrads 24, wie in der Fig. 1 gezeigt, angetrieben, während es sich in der Vorwärtsposition befindet. Das Spindel-Vorschubzahnrad 20 schraubt die Spindel 28 durch das Spindel-Antriebszahnrad 18 und bewegt sich in Richtung auf das Werkstück vorwärts. Da ein Differential zwischen dem Spindel-Antriebszahnrad 18 und dem Spindel-Vorschubzahnrad 20 existiert, wird die Spindel 28 gedreht und wird sich in Richtung auf das Werkstück vorwärts bewegen. Die gewünschte Vorschubrate wird mittels des differentialen Getriebeverhältnises zwischen dem Spindel-Antriebszahnrad 18 und dem Spindel-Vorschubzahnrad 20 erhalten. Im Ergebnis, wenn der Luftmotor 14 betätigt wird, dreht sich das Spindel-Antriebszahnrad 18, das die Spindel 28 dreht. Wenn das Spindel-Vorschubzahnrad 20 schneller als die Spindel 28 gedreht wird, wird die Spindel 28 vorgeschoben, und bewirkt eine Abwärtsbewegung der Spindel 28. Umgekehrt, wenn das Spindel-Vorschubzahnrad 20 langsamer als die Spindel 28 dreht, wird die Spindel 28 aufwärts eingezogen.
Der Bohrer 10 mit rechtwinkligem Zwangsvorschub umfaßt auch ein Vorschubstoppbundring 42 und einen Vorschubeingriffshebel 44. Bei der Fertigstellung der Vorwärtsbewegung der Spindel 28 oder bei der Fertigstellung des Bohrzykluses, kontaktiert der Vorschubstoppbundring 42 den Vorschubeingriffshebel 44. Dieser Kontakt hebt das Differential-Vorschubzahnrad 24 von dem Differential-Antriebszahnrad 26 weg und verriegelt es so, dass es sich nicht dreht. Da das Differential-Vorschubzahnrad 24 verriegelt ist und es mit dem Spindel-Vorschubzahnrad 20 im Eingriff steht, ist das Spindel- Vorschubzahnrad 20 auch in einer stationären Position, so dass es sich nicht dreht. Mit dem Fortfahren des Drehens der Spindel 28 in einer Vorwärtsrichtung mittels der Drehung des Spindel-Antriebszahnrads 18 und dem stationär gehaltenen Spindel-Vorschubzahnrad 20, wird die Spindel 28 zurückgezogen.
Wie in der Fig. 1 dargestellt, umfaßt die Trennvorrichtung 12 einen Bohrer 45 zum Durchdringen der Oberfläche des zu bohrenden Werkstücks. Eine Werkzeugnase 46 umgibt die Trennvorrichtung 12, die das Werkzeug an einem bohrenden festen Rohrversatz von dem zu bohrenden Werkstück befestigt. Der Bohrer 45 ist ein Werkzeug, das zylindrische Löcher bohrt.
Wie in Fig. 1 dargestellt, ist ein Einzugsstoppbundring 46 an der Spindel 28 befestigt. Nachdem die Spindel 28 einen Bohrzyklus druchlaufen hat und die Trennvorrichtung 45 ein Loch in das Werkstück gebohrt hat, wird die Spindel 28 zurückgezogen. Wenn der Spindel 28 erlaubt wird, sich vollständig zurückzuziehen, wird der Einzugsstoppbundring 46 entweder gegen das Gehäuse der Werkzeugmaschine 10 oder gegen einen anderen Gegenstand im Werkzeug gestoßen, wie beispielsweise einem Getriebe, einem Lager oder einer Reduzierhülse. Das heißt, dass die Spindel 28 fortfahren wird sich zurückzuziehen bis der Motor gestoppt wird oder der Einzugsstoppbundring 46 gegen den Bohrer stößt und einen Zustand mit einem hohen Drehmoment im Antriebsstrang der Werkzeugmaschine schafft. Beispielsweise können die Spindel, Getriebe, Wellen, Lager oder andere Abschnitte des Bohrers beschädigt werden, wenn dem Einzugsstoppbundring 46 erlaubt wird, sich auf den Bohrer zu stützen.
Ein konventioneller Bohrer mit rechtwinkligem Zwangsvorschub, der ähnlich zu dem in der Fig. 1 dargestellten ist, umfaßt ein Ventil, das betätigt wird, bevor der Einzugsstoppbundring ein Drehmoment auf die Werkzeugmaschine aufbringt. Mit dieser konventionellen Werkzeugmaschine wird der Motor der Werkzeugmaschine ausgeschaltet, wenn der Einzugsstoppbundring das Ventil betätigt, um einen Zustand mit einem hohem Drehmoment und eine Beschädigung zu verhindern. Jedoch ist dieser Lösungsweg des Abschaltens des Luftmotors der Werkzeugmaschine, wenn der Einzugsstoppbundring mit dem Gehäuse der Werkzeugmaschine im Eingriff steht, kompliziert und voluminös, so dass es für einen Bediener schwierig ist, die konventionelle Werkzeugmaschine leicht zu handhaben und eine Instandhaltung bei der Werkzeugmaschine durchzuführen. Da dieser konventionelle Lösungsweg voluminös ist, umfaßt der rechtwinklige Kopf des Bohrers kräftigere Getriebe, Wellen und Lager, die ferner die Größe des rechtwinkligen Kopfes erhöhen.
Bei Bohrern mit rechtwinkligem Zwangsvorschub, ist es teilweise wünschenswert, dass der rechtwinklige Kopf so klein wie möglich ist. Dieser Anspruch besteht deshalb, da die Bohrer oft verwendet werden, so nah wie möglich an einer 90º Ecke von L-förmigen Werkstücken Löcher zu bohren, das die Festigkeit einer nachfolgend durch das gebohrte Loch gebildeten Verbindung erhöht. Um so größer der Kopf des Bohrers mit rechtwinkligem Zwangsvorschub ist, um so weiter ist der Bohrabstand von der Ecke des L-förmigen Werkstücks. Somit ist es im Allgemeinen wünschenswert bei Bohrern mit rechtwinkligem Zwangsvorschub den Seiten-zum-Zentrum-Abstand SC (vgl. Fig. 1) zu reduzieren, d. h. der Abstand von der Seite des Kopfes zum Zentrum der Spindel. Die Reduzierung der Kopfgröße der Bohrer mit Zwangsvorschub ist auch wünschenswert, da der Bohrer leichter während des Bohrens gehandhabt werden kann.
Ein anderer konventioneller Bohrer mit rechtwinkligem Zwangsvorschub, der ähnlich dem in der Fig. 1 dargestellten ist, löst das Problem der Einzugsstoppbundring- Drehmomentbelastung auf den Bohrer mittels eines Kupplungsmechanismuses in der Werkzeugmaschine, der ausgelöst wird, wenn der Einzugsstoppbundring mit dem Gehäuse der Werkzeugmaschine, während des Einzugs der Spindel, im Eingriff ist. Wenn der Einzugsstoppbundring auf der Spindel in das Gehäuse des Werkzeugkopfes eingreift, wird eine Drehmomentbelastung auf das Spindel-Vorschubzahnrad aufgebracht, die es veranlaßt sich, zu drehen. Dieses Zahnrad, in Drehung, dreht das Differential- Vorschubzahnrad, das gewöhnlich vom Drehen, während des Einzugs der Spindel, abgehalten wird. Die Drehung des Differential-Vorschubzahnrads veranlaßt gewöhnlich eine Drehung eines Typenrades der Kupplung. Ein mit Federn gespanntes Rollenpaar wird in dem Gehäuse der konventionellen Werkzeugmaschine positioniert und ist mit einer Vielzahl von Aussparungen in dem Typenrad im Eingriff. Wenn das Differential-Vorschubzahnrad veranlaßt wird, während des Einzugsmoduses der Werkzeugmaschine sich zu drehen, da der Einzugsstoppbundring gegen die Werkzeugmaschine anstößt, wird sich das Typenrad auch drehen, und die Rollen gegen die Kraft der Federn verschieben, ähnlich einer Racheting-Funktion. Dieser Lösungsweg wird im Detail im U. S. Patent Nr. 4,592,681 weiter beschrieben. Mit diesem konventionellen Lösungsweg ist der rechtwinklige Kopf des Werkzeugs mit Zwangsvorschub wieder kompliziert und voluminös, was für die oben dargestellten Gründe problematisch ist. Zusätzlich wird die Drehung des Typenrads wiederholt der Spindel ausgesetzt, um Metallspitzen ein Drehmoment aufzubringen, wenn die mit Federn gespannten Rollen über die Auslöser des Typenrads rollen, das den gestoppten Stoppbundring veranlassen wird, auf der Spindel weiter zu schrauben und möglicherweise den Bohrer beschädigt. Dieser konventionelle Mechanismus ist auch für Verschleiß, infolge des Reibungseingriffes der mit Federn gespannten Rollen, anfällig.
Somit ist klar, dass einige konventionelle Bohrer mit Zwangsvorschub teilweise anfällig sind, beschädigt zu werden, wenn sie einem Zustand mit einem hohem Drehmoment während des Einzugs der Spindel ausgesetzt werden. Diese Bohrer mit Zwangsvorschub können ständig beschädigt werden, sollte der Bediener des Bohrers nicht sofort den Motor ausschalten, wenn der Einzugsstoppbundring im Begriff ist, gegen das Gehäuse des Werkzeugs während des Einzugs der Spindel zu stoßen. Daher muß ein Bediener von konventionellen Bohrern mit Zwangsführung den Einzug der Werkzeugmaschine überwachen, um zu feststellen, wann der Einzugsstoppbundring in den Bohrer eingreifen wird. Konventionelle Versuche, dieses Problem zu spezifizieren, sind teilweise kompliziert und voluminös.
Aus dem Vorhergehenden ist klar, dass die oben beschriebenen Einschränkungen und Probleme, die konventionellen Werkzeugmaschinen mit Zwangsführung anhaften, einen Bedarf für einen neuen, kompakten und vereinfachten Lösungsweg geschaffen haben, um eine Beschädigung an der Werkzeugmaschine zu verhindern, wenn die Spindel der Werkzeugmaschine sich vollständig zurückzieht.
Im Allgemeinen, schafft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur automatischen Wegbewegung eines Elements von einem Differential-Vorschubzahnrad einer Werkzeugmaschine mit Zwangsvorschub, um eine Spindel zu veranlassen, den Einzug zu stoppen.
Nach der vorliegenden Erfindung, die sich im kennzeichnenden Teil von der US 4 592 681 A unterscheidet, wird eine Werkzeugmaschine mit Zwangsvorschub geschaffen, die umfaßt:
eine Gewindespindel;
ein Spindel-Antriebszahnrad, das mit der Spindel so gekoppelt ist, dass die Spindel und das Spindel-Antriebszahnrad sich zusammen drehen;
ein Spindel-Vorschubzahnrad, das auf die Spindel geschraubt ist;
ein Differential-Antriebszahnrad, das mit dem Spindel-Antriebszahnrad im Eingriff ist; und
ein Differential-Vorschubzahnrad, das mit dem Spindel-Vorschubzahnrad im Eingriff ist, wobei wenigstens das Differential-Vorschubzahnrad oder das Differential-Antriebszahnrad von einer ersten Position an eine zweite Position bewegt werden kann, das Differential-Vorschubzahnrad mit dem Differential-Antriebszahnrad gekoppelt ist, wenn sich wenigstens das Differential-Vorschubzahnrad oder das Differential-Antriebszahnrad an der ersten Position befindet, so dass sich das Differential-Vorschubzahnrad und das Differential-Antriebszahnrad zusammen drehen, wobei das Differential-Vorschubzahnrad nicht mit dem Differential-Antriebszahnrad gekoppelt ist, wenn sich wenigstens das Differential-Vorschubzahnrad oder das Differential-Antriebszahnrad an der zweiten Position befinden; gekennzeichnet durch:
ein bewegliches Element, das zwischen einer ersten Stelle und einer zweiten Stelle bewegt werden kann, wobei das bewegliche Element Drehung des Differential-Vorschubzahnrades verhindert, wenn sich das bewegliche Element an der ersten Stelle befindet und sich wenigstens das Differential-Vorschubzahnrad oder das Differential-Antriebszahnrad an der zweiten Position befindet, wobei das bewegliche Element Drehung des Differential-Vorschubzahnrades nicht verhindert, wenn sich das bewegliche Element an der zweiten Stelle befindet und sich das Differential-Vorschubzahnrad oder das Differential-Antriebszahnrad an der zweiten Position befindet.
Andere der vorliegenden Erfindung beigeordnete Aufgaben, Vorteile und Merkmale werden für einen Fachmann aus der folgenden detaillierten Beschreibung deutlich. Wie erkannt wird, ist die Erfindung in anderen und verschiedenen Ausführungsformen ausführbar, und einige ihrer Details sind einer Modifikation von verschiedenen offensichtlichen Aspekten fähig, alle ohne von der Erfindung, nach den beigefügten Ansprüchen, abzuweichen. Entsprechend werden die Zeichnungen und die Beschreibung als darstellende Beschaffenheit und als nicht begrenzend betrachtet.

Die Zeichnungen stellen dar:

Die Fig. 1 ist eine Teil-Ansicht eines einsatzbereiten Bohrers mit rechtwinkligem Zwangsvorschub.
Die Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht einer Werkzeugmaschine mit Zwangsvorschub nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform.
Die Fig. 3 ist eine Teil-Schnittansicht der in Fig. 2 dargestellten Werkzeugmaschine mit Zwangsvorschub.
Die Fig. 4 ist eine Teil-Schnittansicht des rechtwinkligen Kopfes der in Fig. 1 dargestellten Werkzeugmaschine mit Zwangsvorschub.
Die Fig. 5 ist eine Teil-Schnittansicht des mittleren Abschnitts der in Fig. 1 dargestellten Werkzeugmaschine mit Zwangsvorschub, in welchem die Kupplung der Werkzeugmaschine angeordnet ist.
Die Fig. 6 stellt einen Fluid-Schaltplan der in Fig. 1 dargestellten Werkzeugmaschine mit Zwangsvorschub dar.
Die Fig. 6A stellt einen alternativen Fluid-Schaltplan der in Fig. 1 dargestellten Werkzeugmaschine mit Zwangsvorschub dar.
Die Fig. 7A ist eine Teil-Schnittansicht des rechtwinkligen Kopfes der in Fig. 1 dargestellten Werkzeugmaschine, in der das Differential-Vorschubzahnrad von dem Differential-Antriebszahnrad entkoppelt ist und vor dem Drehen mittels eines beweglichen Elements verhindert wird.
Die Fig. 7B ist eine Teil-Schnittansicht des rechtwinkligen Kopfes der in Fig. 1 dargestellten Werkzeugmaschine mit Zwangsführung, in der das Differential-Vorschubzahnrad von dem Differential-Antriebszahnrad gelöst ist, und das bewegliche Element ist in der zurückgezogenen Position dargestellt, so dass das Differential-Vorschubelement am Drehen gehindert wird.
Die Fig. 8 stellt eine Teil-Schnittansicht des rechtwinkligen Kopfes einer Werkzeugmaschine mit Zwangsvorschub nach einer anderen erfindungsgemäßen Ausführungsform dar.
Die Fig. 9 stellt eine vergrößerte Schnittansicht eines Abschnitts des in Fig. 8 dargestellten rechtwinkligen Kopfes dar.
Die Fig. 10 stellt eine Teil-Schnittansicht eines rechtwinkligen Kopfes einer Werkzeugmaschine mit Zwangsführung nach einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform dar.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen ein Verfahren und eine Vorrichtung zum automatischen Wegbewegen eines Elements von einem Differential- Vorschubzahnrad einer Werkzeugmaschine mit Zwangsvorschub, um eine Spindel der Werkzeugmaschine mit Zwangsvorschub zu veranlassen, den Einzug zu stoppen.
Nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist eine Werkzeugmaschine, wie beispielsweise ein Bohrer 100 mit rechtwinkligem Zwangsvorschub, in Fig. 2 dargestellt. Jedoch wird erkannt werden, dass die Aspekte der vorliegenden Erfindung auch auf andere Werkzeugmaschinen mit Zwangsvorschub anwendbar sind, wie beispielsweise Bohrer mit Zwangsvorschub in Reihe.
Der Bohrer 100 mit Zwangsführung ist im Wesentlichen ein Werkzeug zum Bohren von Löchern oder Aufweiten von Löchern in ein Werkstück 114. Ein Merkmal des Bohrers 100 mit Zwangsführung ist, das er konfiguriert ist, um eine Spindel 108 von dem Körper der Werkzeugmaschine weg zu bewegen, d. h. in Richtung auf das Werkstück 114, während die Spindel 108 sich dreht. Dies wird in einer Weise erreicht, die ähnlich zu der oben beschriebenen mit Bezug auf den in Fig. 1 dargestellten konventionellen Bohrer 10 ist.
Der Bohrer 100 mit Zwangsvorschub umfaßt einen Motor 102, wie beispielsweise einen flüssigkeitsbetriebenen Motor, einen luftbetriebenen Motor oder einen elektrischen Motor. Daher ist der Motor 102 eine Maschine oder ein Mechanismus, der eine natürliche Energiequelle in mechanische Kraft umwandelt. Somit ist der Motor 102 mit einer Energieversorgung 120 verbunden, wie beispielsweise einer ein gepresstes Gas, ein gepresstes Fluid oder Elektrizität aufweisenden Vorrichtung. In der bevorzugten Ausführungsform ist der Motor 102 ein luftangetriebener oder pneumatischer Motor, der ähnlich zu den verwendeten Quackenbush Bohrmaschinen mit Zwangsvorschub Modell-Nr. 230QGDA-RAC-SU-MS und 15QDA-RAB-SU-RS ist und kommerziell von Cooper Power Tools, Houston Operation, Houston, TX, USA verfügbar ist.
Die Energieversorgung 120 wird mit dem Motor 102 über eine Leitung 118 verbunden. Die Leitung 118 kann ein Kabel, ein Schlauch oder eine andere Energietransferleitung sein. Der Motor 102 der Werkzeugmaschine 100 kann veranlaßt werden, mittels eines Bedieners zu funktionieren, der eine Drossel 116 manuell betätigt, wie beispielsweise einen Motorbetätigungs-Hebel oder einen Ring.
Ein Antriebsgetriebe 104 verbindet den Motor 102 und die Spindel 108 drehbar. Das Antriebsgetriebe 104 ist im Wesentlichen ein Übertragungssystem von einer Abtriebswelle des Motors 102 zu der Spindel 108. Daher, wenn die Abtriebswelle des Motors 102 veranlaßt wird, sich zu drehen, wird die Spindel 108 auch gedreht. Da die Werkzeugmaschine 100 eine Vorrichtung mit Zwangsführung ist, umfaßt sie auch einen Vorschubmechanismus mit welchem die Spindel 108 zu dem Werkstück geführt werden kann und/oder von dem Werkstück eingezogen wird. Bei dieser besonderen Ausführungsform ist der Vorschubmechanismus ein Teil des Antriebsgetriebes 104.
Der Bohrer mit Zwangsführung 100 umfaßt weiter eine in der Spindel 108 befestigte Trennvorrichtung 110. Die Trennvorrichtung 110 kann an der Spindel mittels einer Befestigungsvorrichtung 112 befestigt werden. Die Befestigungsvorrichtung 112 kann ein Spannfutter sein, wie beispielsweise ein Vier-Unabhängiges-Klemmbacken-, ein Vier- Klemmbacken- mit selbstzentrierenden Ring, ein Drei-Klemmbackenspannfutter mit Selbstzentrierung oder andere Spannfuttertypen, die die Funktion haben, die Trennvorrichtung 110 an der Spindel 108 zu fixieren. Alternativ kann die Trennvorrichtung 110 an der Spindel 108 mit einer Spannzange, einer geschraubten Verbindung, Morsekegeln, Gewindestiften oder anderen ähnlich fixierenden Vorrichtungen befestigt werden. Das Spannfutter 112 hält die Trennvorrichtung 110, die ein Trennwerkzeug, ein Bohrer, ein Aufweiter oder eine andere Vorrichtung zur Handhabung des Werkstücks 114 sein kann. Da die Trennvorrichtung 110 über das Spannfutter 112 mit der Spindel 108 verbunden ist, wird sich die Trennvorrichtung 110 drehen, wenn sich die Spindel 108 dreht. Daher wird die Trennvorrichtung 110 in Richtung auf und weg vom Werkstück 114 mit der Spindel 108 bewegt, wie mittels des Pfeils in Fig. 2 dargestellt ist. Wenn die Trennvorrichtung 110 ein Bohrer ist, kann die Bohrmaschine 100 mit rechtwinkligem Zwangsvorschub mittels der Drossel 116 betätigt werden, so dass sie in einen Bohrzyklus eintritt, in dem die Spindel 108 gedreht wird und gegen das Werkstück 114 vorgeschoben wird. Dies wird die Trennvorrichtung 110 veranlassen, ein Loch durch das Werkstück 114 zu bohren.
Wie in Fig. 5 dargestellt, umfaßt die bevorzugte Ausführungsform der Bohrmaschine 100 mit Zwangsführung eine drehmomentempfindliche Kupplung 106. Die drehmomentempfindliche Kupplung 106 wird die Übertragung der Kraft von dem Motor 102 entlang des Antriebsgetriebes 104 begrenzen, wenn ein Drehmomentwert an der Spindel 108 oder in dem Antriebsgetriebe 9 04 einen vorherbestimmten Wert während des Vorschubs der Spindel in Richtung auf das Werkstück 114 überschreitet, d. h. während eines Bohrzykluses. Die Kupplung 106 ist zwischen dem Motor 102 und dem rechtwinkligen Kopf 122 angeordnet.
Wie in den Fig. 3 und 4 dargestellt, umfaßt die Bohrmaschine 100 mit rechtwinkligem Zwangsvorschub vorzugsweise einen Planetengetriebeabschnitt 124, der Teil des Antriebsgetriebes 104 ist. Die Bohrmaschine 100 mit rechtwinkligem Zwangsvorschub umfaßt ferner ein Gehäuse 126, das interne Komponenten der Bohrmaschine 100 mit rechtwinkligem Zwangsvorschub unterbringt. Das Gehäuse 126 kann mittels eines Körpers definiert werden. Ebenso kann das Gehäuse 126 mittels verschiedenen Körpern definiert werden, was der Fall bei der bevorzugten Ausführungsform der Werkzeugmaschine 100 ist. Die Bohrmaschine mit rechtwinkligem Zwangsvorschub 100 umfaßt eine Vielzahl von Zahnrädern 128, 130, 132, 134, 136, 138, 140 und 142, die funktionieren, um die Spindel 108 zu drehen, vorzuschieben und einzuziehen. Beim Vorwärtsbetrieb oder beim Bohrmodus dreht sich der Motor 102 in Richtung des Uhrzeigersinns (wie von der Rückseite der in Fig. 2 dargestellten Werkzeugmaschine 100 gesehen werden kann) und treibt eine Welle 144 an. Die Welle 144 ist an ihrem am distalsten Ende verzahnt und treibt ein Kegelradgetriebe 128 an, das bei Umdrehung das angetriebene Kegelradgetriebe 130 antreibt, das mit an einer Wellen-Ritzel-Kombination 132 verstiftet oder verkeilt. Die Wellen-Ritzel-Kombination 132 treibt ein Leitradzahnrad 134 an, das auf einer Welle 146 montiert ist und am Ort mittels eines Lagerdistanzstücks 148 gehalten wird. Das Leitradzahnrad 134 treibt das Differential- oder Hauptantriebszahnrad 136 an. Eine Vielzahl von Lageraufbauten 150 tragen oder halten, wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt, die drehenden Wellen und Getriebe in ihren jeweiligen Positionen.
In einem Vorwärtsbohrmodus ist, wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt, das Differential- Antriebszahnrad 136 mit dem Differential-Vorschubzahnrad 138 gekoppelt, so dass sie sich in Übereinstimmung drehen. Weitaus spezieller umfaßt das Vorschubzahnrad 138 eine Vielzahl von Hervorhebungen 152, wie beispielsweise Nasen, Stifte, Ohren oder andere Gegenstände auf einer Bodenfläche des Differential-Vorschubzahnrads 138, die mit Aussparungen oder ähnlichen Hervorhebungen auf der oberen Fläche des Differential-Antriebszahnrads 136 im Eingriff stehen, so dass sich, wenn das Antriebszahnrad 136 gedreht wird, das Differential-Vorschubzahnrad 138 auch gedreht wird. Jedoch kann das Differential-Vorschubzahnrad 138 auch eine Vielzahl von Aussparungen auf seine Bodenfläche zum Aufnehmen von Hervorhebungen auf der oberen Fläche des Antriebszahnrads 136 aufweisen, so dass das Antriebszahnrad und das Differential- Vorschubzahnrad in Übereinstimmung drehen.
Das Differential-Antriebszahnrad 136 ist auch mit einem Spindel-Drehzahnrad 140 im Eingriff, d. h. die Zähne der jeweiligen Zahnräder 136, 140 sind im Eingriff. Das Spindel- Drehzahnrad 140 gleitet über die Spindel 108 und ist an der Spindel mittels Keilen 152 befestigt, wie beispielsweise Nasen, die in Keilschienen 147 angeordnet sind. Die Keilschienen 147 definieren vorzugsweise vier in dem Spindeläußeren entlang der longitudinalen Länge der Spindel 108 gebildete Schlitze oder Nuten. Somit wird das Spindel- Antriebszahnrad 140 zu der Spindel 108 verkeilt, so dass eine relative Drehung zwischen dem Spindel-Antriebszahnrad 140 und der Spindel 108 verhindert wird. Diese Befestigung erlaubt die Übertragung von einer Drehbewegung zu der Spindel 108, und erlaubt der Spindel 108, sich longitudinal durch das Spindel-Rotationszahnrad 140 zu bewegen. Jedoch wird bemerkt, dass das Spindel-Antriebszahnrad 140 an die Spindel 108 auf andere Weisen gekoppelt werden kann, so dass sich die Spindel und das Spindel-Antriebszahnrad zusammen drehen.
Auf der Spindel 108 ist auch ein Spindel-Vorschubzahnrad 142 montiert, das Innengewinde aufweist, die mit dem Außengewinde 154 der Spindel 108 zusammenpassen. Daher ist das Spindel-Vorschubzahnrad 142 auf die Spindel 108 geschraubt. Das Spindel-Vorschubzahnrad 142 wird mittels des Differential-Vorschubzahnrads 138 angetrieben, während es sich, wie in den Fig. 3 und 4 dargestellt, in der Vorwärtsposition oder einer Spindel-Vortriebs-Position befindet. Wenn das Spindel-Vorschubzahnrad 142 während eines Bohrzykluses gedreht wird, schraubt das Spindel-Vorschubzahnrad 142 mittels des Spindel-Antriebszahnrads 140 die Spindel 108 in eine Richtung weg vom Körper der Werkzeugmaschine, d. h. in Richtung auf das Werkstück 114. Ein drehendes Geschwindigkeits-Differential existiert zwischen dem Spindel-Antriebszahnrad 140 und dem Spindel-Vorschubzahnrad 142, um der Spindel 108 zu erlauben, gedreht und vorwärts in Richtung auf das Werkstück 114 bewegt zu werden. Dieses Differential zwischen den Zahnrädern 142, 140 wird mittels den verschiedenen Getriebeverhältnissen zwischen dem Zahnradpaar 138, 142 und dem Zahnradpaar 136, 140 geschaffen. Daher werden das Differential-Vorschubzahnrad 138 und das Differential-Antriebszahnrad 136 passend als "Differential"-Zahnräder bezeichnet.
Um die Spindel 108 einzuziehen, bleibt der Motor 102 vorwärts laufend, aber das Differential-Vorschubzahnrad 138 wird vorwärtsgetrieben, so dass es sich vom Differential-Antriebszahnrad 136 loslöst und nicht länger an dem Differential-Antriebszahnrad 136 gekoppelt ist. Das Differential-Vorschubzahnrad 138 ist in einer losgelösten Position in Fig. 7A dargestellt, während die Fig. 3 und 4 das Differential-Vorschubzahnrad 138 darstellen, in welchen es im Eingriff mit dem Antriebszahnrad 136 ist, so dass sich das Antriebszahnrad 136 und das Differential-Vorschubzahnrad 138 zusammen drehen. Die Vorrichtung zur Aufwärtsbewegung des Differential-Vorschubzahnrads 138 wird weiter unten beschrieben. Wenn das Differential-Vorschubzahnrad 138 aufwärts bewegt wird, wird es vom Drehen gestoppt und in einer gestoppten Position mittels einer Vielzahl von beweglichen Elementen 156 verriegelt, wie beispielsweise Stiften, Nasen, Armen, Ohren oder anderen Hervorhebungen. Bei der bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Werkzeugmaschine 100 vier bewegliche Elemente, die umfänglich und gleich voneinander beabstandet sind (für Klarheitszwecke sind nur zwei der Elemente 156 dargestellt). Jedoch wird die Werkzeugmaschine 100 auch, wie in Betracht gezogen, mit nur einem beweglichen Element 156 oder mehr oder weniger als vier beweglichen Elementen funktionieren. Wenn das Differential-Vorschubzahnrad 138 von dem Differential-Antriebszahnrad 136 losgelöst ist, greifen entsprechende Hervorhebungen oder Aussparungen 158 des Differential-Vorschubzahnrads 138 in die Elemente 156 ein. Daher wird das Differential-Vorschubzahnrad 138 vom Drehen mittels der Elemente 156 abgehalten und wird damit an der Stelle verriegelt.
Obwohl es bevorzugt ist, dass das Differential-Vorschubzahnrad 138 von dem Differential-Antriebszahnrad 136 wegbewegt wird, kann die Spindel 108 auf andere Weise zurückgezogen werden. Zum Beispiel kann das Differential-Antriebszahnrad 136 von dem Differential-Vorschubzahnrad 138 wegbewegt werden, um die zwei Zahnräder zu entkoppeln. Ebenso kann sowohl das Differential-Vorschubzahnrad 138 als auch das Differential-Antriebszahnrad 136 voneinander wegbewegt werden, um die zwei Zahnräder zu entkoppeln, um die Spindel 108 zu veranlassen, sich einzuziehen.
Da das Differential-Vorschubzahnrad 138 am Drehen gehindert wird, wenn es vom Differential-Antriebszahnrad 136 gelöst ist, stoppt auch das Spindel-Vorschubzahnrad 142 das Drehen, das die Spindel 108 veranlaßt, mittels des Innengewindes des Spindel- Vorschubzahnrads 142, sich zu drehen und sich von dem Werkstück 114 zurückzuziehen. Das bedeutet, da die Spindel 108 und damit das Spindel-Antriebszahnrad 140 schneller drehen als das Spindel-Vorschubzahnrad 142, wird die Spindel von dem Werkstück 114 zurückgezogen.
Die Vorrichtung zum Bewirkend des Differential-Vorschubzahnrads 138 sich vom Differential-Antriebszahnrad 136 zu entkoppeln, wird im Detail in der, am 18. Juni 1999 eingereichten, U. S. Patentanmeldung mit dem Titel "Positive feed tool having a clutch" beschrieben. Somit folgt nur eine Kurzbeschreibung der Entkoppelungsvorrichtung zum Veranlassen des Differential-Vorschubzahnrads 138 sich von dem Differential-Antriebszahnrad 136 zu entkoppeln.
Wie in Fig. 4 und 7A dargestellt, ist das Differential-Vorschubzahnrad 138 auf einer Einzugswelle 160 mittels eines Lageraufbaus 150 befestigt. Daher ist das Differential- Vorschubzahnrad 138 um die Einzugswelle 160 drehbar. Jedoch wird das Differential- Vorschubzahnrad 138 an einer Stelle entlang der longitudinalen Achse der Welle 160 mittels eines Halterings und einer Kante eines Kopfes 162 der Welle 160 gehalten. Das bedeutet, dass das Differential-Vorschubzahnrad 138 nicht entlang der Länge der Welle 160 beweglich ist, auch wenn es um die longitudinalen Achse an der Welle 160 drehbar ist. Die Welle 160 erstreckt sich parallel zu der longitudinalen Achse der Spindel 108 und ist hinsichtlich des Gehäuses 126 beweglich. Da das Differential-Vorschubzahnrad 138 drehbar an der Welle 160 in der oben beschriebenen Weise befestigt ist, bewegt sich das Differential-Vorschubzahnrad 138 entsprechend, wenn sich die Welle 160 in Bezug auf das Gehäuse 126 in die mittels der in Fig. 7A dargestellten Pfeilrichtung bewegt.
Das Differential-Vorschubzahnrad 138 ist in Richtung zu dem distalen Ende oder Kopfende der Welle 160 angeordnet. Die Welle 160 umfaßt auch einen Gewindeabschnitt 164, der am proximalen Ende der Welle entgegengesetzt von dem den Kopf 162 aufweisenden distalen Ende angeordnet ist. Ein Kolben 166 ist auf den Gewindeabschnitt 164 der Welle 160 geschraubt. Der Kolben 166 ist ein fester oder hohler zylindrischer Stößel, der in einem Zylinder 168 beweglich ist, wenn er einem gepressten Fluid unterworfen wird. Da der Kolben 166 mit der Welle 160 verbunden ist, bewegt sich auch der Kolben 166, wenn die Welle 160 sich bewegt.
Die Einzugswelle 160 gleitet in einem stationären Bundring 170, der an dem Gehäuse 126 befestigt ist. Wie in Fig. 4 gezeigt, ist der Lageraufbau 150 für das Antriebszahnrad 136 auf den Bundring 170 befestigt. Daher wird er, wenn die Welle 160 sich bewegt, das Differential-Vorschubzahnrad 138 relativ zu dem Antriebszahnrad 136 unter dem Bundring 170 bewegen.
Der Kolben 166 umfaßt eine Aussparung zum Aufnehmen einer Dichtung 172. Die Dichtung 172 definiert eine bewegliche Dichtung mit einer Innenfläche des Zylinders 168 in dem Gehäuse 126. Zum Beispiel kann der Kolben 166 eine Aussparung umfassen, die einen O-Ring aufnimmt, der eine bewegliche Dichtung mit der zylindrischen Innenfläche des Zylinders 168 definiert. Das Gehäuse 126 umfaßt auch einen Kanal 174, der mit dem Inneren des Zylinders 168 verbunden ist. Wie weiter unten beschrieben wird und wie in der oben genannten Anmeldung mit dem Titel "Positive feed having a clutch" beschrieben ist, kann ein gepresstes Fluid zu dem Inneren des Zylinders 168 über den Kanal 174 zugeführt werden.
Der Boden oder der untere Abschnitt des Zylinders 168 ist mittels einer Kappe 176 abgedichtet. Wenn das gepresste Fluid zum Inneren des Zylinders 168 zugeführt wird, wird der Kolben 166 mit Kraft in Richtung der Elemente 156 bewegt. Der Zylinder 168 umfaßt eine kleine über dem Kolben 166 angeordnete Entlüftungsöffnung 178, durch die das Fluid zwischen dem Kolben 166 und dem Gehäuse 126 zu der Atmosphäre entweichen kann, wenn der Kolben 166 in der oben beschriebenen Weise bewegt wird.
Der Kolben 166 wird vorgespannt, um sich in eine Richtung weg von den Elementen 156 zu bewegen, d. h. in die Vorschubrichtung mittels einer Feder 180. Die Feder 180 unterstützt das im Eingriffhalten des Differential-Vorschubzahnrads 138 mit dem Antriebszahnrad 136, wenn der Kolben 166 nicht betätigt wird. Wenn der Kolben betätigt wird, überwindet das gepresste Fluid im Zylinder 168 die Kraft der Feder 180, um den Kolben 166 zu veranlassen, sich zu bewegen. Da der Kolben 166 mit der Welle 160 verbunden ist, wird sich die Welle 160 und das Differential-Vorschubzahnrad 138 auch bewegen, wenn der Kolben 166 sich bewegt.
Der Kopf 162 der Welle 160 umfaßt eine Aussparung, die gleitbar einen Führungsstift 182 aufnimmt. Der Führungsstift 182 ist an dem Gehäuse 126 befestigt und hindert die Welle 160 am Wegbewegen von einer Achse, die parallel zu der longitudinalen Achse der Spindel 108 ist. Somit wird die Welle 160 hinsichtlich des Führungsstifts 182 gleiten, wenn der Kolben 166 betätigt wird. In der oben beschriebenen Weise kann das Differential-Vorschubzahnrad 138 veranlaßt werden, sich von dem Antriebszahnrad 136 weg zu bewegen, so dass die Elemente 156 mit dem korrespondierenden Aussparungen 158 auf dem Differential-Vorschubzahnrad 138 in Eingriff stehen und das Differential-Vorschubzahnrad 138 veranlassen, das Drehen zu stoppen. Die Aussparungen 158 können Kerben, kleine Hohlräume oder Bohrungen sein. Wie vorstehend beschrieben wurde, wird, wenn das Differential-Vorschubzahnrad 138 vom Drehen abgehalten wird und von dem Antriebszahnrad 136 losgelöst ist, die Spindel 108 mittels des Spindel-Antriebszahnrads 140 eingezogen.
Bei der bevorzugten Ausführungsform wird das Differential-Vorschubzahnrad 138 von dem Differential-Antriebszahnrad 136 gelöst, wenn die in Fig. 5 dargestellte Kupplung 106 ein Ventil 190 (vgl. Fig. 6) betätigt, in Antwort auf einen Zustand mit hohem Drehmoment an der Spindel 108 oder an dem Antriebsgetriebe 104. Die in Fig. 5 dargestellte Kupplung 106 wird das Ventil 190 betätigen, welches Luft zu der Unterseite des Kolbens 166 in den Zylinder 168 über den Kanal 174 und die Leitung 191 zuführen wird, so wie um den Kolben 166 zu veranlassen, sich in Richtung der Elemente 156 zu bewegen. Daher wird, wenn ein Zustand mit hohem Drehmoment auftritt, das Differential-Vorschubzahnrad 138 von dem Differential-Antriebszahnrad 136 gelöst und steht mit den Elementen 156 im Eingriff, so dass das Differential-Vorschubzahnrad 138 am Drehen relativ zu dem Differential-Antriebszahnrad 136 gehindert wird. Dies wird das Spindel-Vorschubzahnrad 142 veranlassen, das Drehen zu stoppen und bewirkt die Spindel 108 einzuziehen.
Wie in den Fig. 3 und 4 dargestellt, umfaßt die Spindel 108 einen Einzugsbundring 184, der vollständig mit der Spindel 108 eine Einheit bilden kann oder an der Spindel 108 befestigt ist. Zum Beispiel kann der Bundring 184 eine auf die Spindel 108 geschraubte Gewindemutter sein oder jede Sorte von ringähnlichen Vorrichtungen. Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform, bildet der Bundring 184 mit der Spindel 108 eine Einheit, aber er hat einen größeren Durchmesser, als der Gewindeabschnitt der Spindel 108.
Wenn die Spindel 108 in der in der Fig. 3 und 4 dargestellten Position sich befindet, ist die Spindel 108 in einer Position, in welcher sie im Begriff ist, sich in Richtung auf das Werkstück 114 vorwärts zu bewegen, da das Differential-Antriebszahnrad 136 mit dem Differential Vorschubzahnrad 138 in Eingriff steht. Wenn die Spindel 108 in Richtung auf das Werkstück, während eines normalen Bohrzykluses, vorwärts bewegt wird, wird der Einzugsbundring 184 auch in Richtung auf das Werkstück 114 bewegt, d. h. in einer Richtung weg von dem Gehäuse 126 oder dem Körper der Werkzeugmaschine 100. Nachdem die Werkzeugmaschine 100 sich in Richtung auf das Werkstück 114 vorwärts bewegt hat und die Trennungsvorrichtung 110 die gewünschte Bearbeitung des Werkstücks 114 vervollständigt hat, wird der (in Fig. 3 gezeigte) Vorschubstoppbundring 186 gegen das Gehäuse 126 der Werkzeugmaschine 100 stoßen und einen Zustand mit einem hohen Drehmoment schaffen. Wie vorstehend beschrieben wurde, wird dieser Zustand mit einem hohen Drehmoment die Kupplung 106 veranlassen, ein Ventil zu betätigen, welches gepresste Luft an die Unterseite des Kolbens 166 zuführen wird. Dies wird das Differential-Vorschubzahnrad 138 veranlassen, sich, mittels Wegbewegung des Differential-Vorschubzahnrads 138 von dem Differential-Antriebszahnrad 136, von dem Differential-Antriebszahnrad 136 zu lösen. Wenn das Differential-Vorschubzahnrad 138 sich von dem Differential-Antriebszahnrad 136 wegbewegt, wird es mit den Elementen 156 im Eingriff stehen und wird das Drehen stoppen, das, wie vorstehend beschrieben wurde, die Spindel 108 veranlassen wird, sich von dem Werkstück zurückzuziehen.
Jedoch wird der Spindel 108 nicht erlaubt, sich vollständig zurückzuziehen, da der Bundring 184 möglicherweise gegen das Gehäuse 126-, ein Zahnrad, eine Laufhülse oder einen anderen Gegenstand der Werkzeugmaschine 100 stoßen wird. Wenn dies auftritt, können die Zahnräder, die Spindel, die Lager oder das Gehäuse beschädigt werden. Die Werkzeugmaschine 100 verhindert nach der bevorzugten, erfindungsgemäßen Ausführungsform die Spindel 108 vor einem vollständigen Einzug an einen Ort, wo eine Beschädigung an der Werkzeugmaschine, mittels eines automatischen Einzugs der Elemente 156 weg von dem Differential-Vorschubzahnrad 138, auftreten kann, wenn die Spindel sich auf einen vorherbestimmten Ort einzieht. Insbesondere werden die Elemente 156 vom Differential-Vorschubzahnrad 138 wegbewegt, wenn die Spindel 108 sich sofort zu einer Position zurückgezogen hat, bevor oder wenn sie gegen einen Abschnitt der Werkzeugmaschine 100 stößt. Wie weiter unten beschrieben wird, wird, wenn die beweglichen Elemente 156 von dem Differential-Vorschubzahnrad 138 wegbewegt werden, so dass das Differential-Vorschubzahnrad 138 nicht länger mit dem beweglichen Elementen 156 und umgekehrt im Eingriff steht, das Differential-Vorschubzahnrad 138 nicht länger vom Drehen abgehalten. Da das Differential-Vorschubzahnrad 138 und das Spindel-Vorschubzahnrad 142 zum Drehen frei sind, wird die Drehung in der Spindel 108 über das Spindel-Antriebszahnrad 140 das Spindel-Vorschubzahnrad 142 und das Differential-Vorschubzahnrad 138 veranlassen, im Wesentlichen mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Spindel 108 zu drehen. Somit existiert ein Differential nicht länger zwischen dem Spindel-Vorschubzahnrad 142 und dem Spindel-Antriebszahnrad 140. Daher wird, wenn das Differential-Vorschubzahnrad 138 von dem Differential-Antriebszahnrad 136 gelöst ist und die Elemente 156 von dem Differential- Vorschubzahnrad 138 zurückgezogen sind, die Spindel 108 das Spindel-Vorschubzahnrad 142 und das Differential-Vorschubzahnrad 138 im Wesentlichen mit der gleichen Geschwindigkeit, wie das Spindel-Antriebszahnrad 140 antreiben, so dass die Spindel 108 sich nicht weiter vorwärts bewegt oder sich einzieht. Dies wird den Bundring 184 verhindern, gegen das Gehäuse 126 ein Drehmoment aufzubringen und einen Zustand mit einem potentiell beschädigenden hohen Drehmoment an der Spindel 108 oder am Antriebsgetriebe 104 zu bewirken. Abhängig von der Reibungsmenge zwischen dem Gewinde der Spindel 108 und dem Gewinde des Spindel-Vorschubzahnrads 142, kann sich die Spindel 108 für eine kurze Zeitperiode vernachlässigbar zurückziehen, die noch berücksichtigt wird und die Spindel veranlaßt, das Drehen zu stoppen.
Wie in den Fig. 7A und 7B dargestellt ist, umfaßt das Gehäuse 126 eine zylindrische Bohrung 194, die einen zweiten Kolben 196 unterbringt. Der zweite Kolben 196 definiert eine bewegliche Dichtung mit der zylindrischen Innenfläche der zylindrischen Bohrung 194, vorzugsweise mit einem O-Ring 197, ähnlich dem ersten Kolben 166. Der Kolben 196 umfaßt eine verlängerte Welle 198, die ein verlängertes zylindrisches Inneres aufweist, dass einen Stift 182 aufnimmt. Der Stift 182 ist eine verlängerte Welle, die vorzugsweise am Gehäuse 126 befestigt ist. Der Kolben 196 ist somit an den Stift 182 in einer beweglichen Weise befestigt, so dass der Kolben 196 relativ zum Stift 182 und dem Gehäuse 126 entlang der longitudinalen Achse des Stiftes 182 beweglich ist. An das distale Ende der Welle 198 ist eine Einfassung 200 befestigt, die ein scheibenähnliches Element ist, an welches die beweglichen Elemente befestigt sind.
Die beweglichen Elemente 156 bei der bevorzugten Ausführungsform sind, wie in den Fig. 7A und 7B dargestellt, zylindrische verlängerte Stäbe oder Stifte, die an die Einfassung 200 befestigt sind, so dass die beweglichen Elemente 156 sich bewegen, wenn die Einfassung 200 sich bewegt. Die Einfassung 200 ist an die verlängerte Welle 198 über einen Bundring 202 und einen Rückhaltering 204 befestigt. Die beweglichen Elemente können geschraubt, genietet, geschweißt, verdübelt, geklebt oder an die Einfassung 200 mittels anderer Maßnahmen befestigt werden, so dass die beweglichen Elemente 156 sich bewegen, wenn die Einfassung 200 sich bewegt. Zusätzlich können die Elemente 156 mit der Einfassung 200 eine Einheit bilden. Zum Beispiel können der Kolben 196, die Welle 198, die Einfassung 200 und die Stifte 156 einen vollständigen einheitlichen Gegenstand bilden, wie beispielsweise ein zerspanter, geformter oder gegossener Körper. Bei der bevorzugten Ausführungsform hat die Einfassung 200 vier bewegliche an dieser befestigte Elemente 156, die das Differential-Vorschubzahnrad 138 am Drehen hindern, bis die Elemente 156 eingezogen sind. Die beweglichen Elemente 156 sind jeweils in einer zylindrischen und verlängerten Bohrung 212 angeordnet, die in dem Gehäuse 126 gebildet ist, die die beweglichen Elemente 156 am Drehen um den Stift 182 hindert, wenn sie mit den Aussparungen 158 an dem Differential- Vorschubzahnrad 138 in Eingriff stehen.
Wie in den Fig. 3, 4 und 7A, 7B dargestellt, ist auch ein Ring 206 an die Welle 198 befestigt. Der Ring 206 ist vorzugsweise an das Gehäuse 126 befestigt, so dass der Ring 206 nicht relativ zu dem Gehäuse 126 beweglich ist. Der Ring 206 bleibt bei der Welle 198 parallel mit der longitudinalen Achse der Welle 182, so dass der Kolben 196, die Welle 198, die Einfassung 200 und das bewegliche Element 156 sich entlang des Stiftes 182 in Übereinstimmung leicht bewegen. Der Ring 206 kann auch andere Konfigurationen aufweisen. Beispielsweise kann der Ring 206 mit dem Gehäuse 126 eine Einheit bilden.
Die Fig. 6 stellt einen Fluidfluss dar, der schematisch zeigt, wie die Elemente 156 relativ zu dem Differential-Vorschubzahnrad 138 bewegt werden können, um die Elemente 156 von dem Differential-Vorschubzahnrad 138 zu lösen.
Wie in der Fig. 6 dargestellt, führt die Energieversorgung 220, vorzugsweise eine Versorgung von gepresster Luft, ein gepresstes Fluid einem Ventil 190 zu. Für die Werkzeugmaschine 100 mit rechtwinkligem Zwangsvorschub wird Luft vorzugsweise eingesetzt, so dass, wenn die Werkzeugmaschine 100 läuft, der dynamische Druck am Einlaß der Werkzeugmaschine ungefähr 6,2 · 10&sup5; Pa (90 psig) ist. Das Ventil 190 ist ein Teil einer Bestätigungsvorrichtung, die das Differential-Vorschubzahnrad 138 veranlaßt, sich vom Differential-Antriebszahnrad 136 zu lösen, um die Spindel 108 zu veranlassen, sich einzuziehen. Das Ventil 190 steuert den Fluss des Fluids durch eine Außenleitung 191. Wenn das Ventil 190 sowohl betätigt als auch nicht betätigt ist, wird gepresstes Fluid zum Motor 102 geleitet, welches bei Drehung die Zahnräder im Antriebsgetriebe 104 dreht. Daher veranlaßt die Drehung des Motors 102 die Welle 144, das Differential- Antriebszahnrad 136 zu drehen, um die Spindel 108 zu veranlassen, sich vorwärts zu bewegen oder sich einzuziehen, wie vorstehend beschrieben wurde. Jedoch verhindert das Ventil 190 den Fluss des gepressten Fluids an die Unterseite des Kolbens 166, wenn das Ventil 190 nicht betätigt wird. Somit ist, während des normalen Vorschubs der Spindel 108, der Kolben 166 in der in Fig. 3 und 4 dargestellten Position angeordnet.
Wenn das Ventil 190 betätigt wird, wird es das gepresste Fluid von der Fluid Versorgung 220 zu dem Motor 102 und durch die Außenleitung 191 leiten. Die Leitung 191 fördert das gepresste Fluid zur Leitung 174, die das gepresste Fluid zum Zylinder 168 fördert (vgl. Fig. 7A). Eine Leitung 192 verbindet den Zylinder 168 mit der Bohrung 194. Die Leitung 192 ist vorzugsweise eine zerspante in dem Gehäuse 126 angeordnete Bohrung, aber sie kann auch eine äußere Luftleitung oder Ähnliches sein. Die Leitung 192 kann auch mittels einer Vielzahl von Zwischenverbindungsdurchgängen in dem Gehäuse 126 definiert werden. Daher ist die Leitung 192 zwischen dem Zylinder 168 und der Bohrung 194 angeordnet. Die Leitung 192 öffnet sich zu der Bohrung 194. Daran anschließend ist eine Entlüftungsleitung 210 in Verbindung mit dem Inneren der Bohrung 194. Die Entlüftungsleitung 210 öffnet zur Atmosphäre einen Anschluss 211, der eine Öffnung im Gehäuse direkt angrenzend zu der Spindel 108 ist. Die Leitungen 192, 210 sind in den Schnitt-Figuren versteckt, aber sie werden schematisch mittels der gestrichelten Leitung 192 in den Figuren dargestellt. Es wird für gewöhnlich angesehen, dass der Kolben 166 nicht reagieren würde, wenn das Ventil 190 betätigt wird, da das gepresste Fluid in den Zylinder 168 zur Atmosphäre durch die Leitung 192, die Bohrung 194 und die Entlüftungsleitung 210 entweichen würde. Jedoch umfaßt die Leitung 192 eine Begrenzung 193, die die Fluidmenge begrenzt, die durch die Leitungen 192 übertragen wird. Die Begrenzung 193 ist im Wesentlichen eine Vorrichtung, die den Fluidfluss durch die Begrenzung 193 begrenzt, aber nicht vollständig den Fluidfluss dorthin durch verhindert.
Somit, wenn das Ventil 190 das gepresste Fluid zu der Leitung 191 zuführt, wird das gepresste Fluid zu dem Zylinder 168 zugeführt. Dies wird den ersten Kolben 166 veranlassen, das Differential-Vorschubzahnrad 138 von dem Differential-Antriebszahnrad 136 zu lösen. Da der Kanal 192 auch mit der Leitung 192 in Verbindung steht, wird das gepresste Fluid versuchen, sich durch den Kanal 192 zu bewegen. Jedoch begrenzt die Begrenzung 193 die Menge des gepressten Fluids, das sich durch die Leitung 192 bewegen wird, wenn das Ventil 190 in solch einem Ausmaß betätigt wird, dass das durch die Begrenzung 193 fließende gepresste Fluid, eher zur Atmosphäre durch die Entlüftungsleitung 210 entweichen wird, als den Druck in der Bohrung 194 zu irgendeinem Ausmaß erhöht, das die Feder 206 zusammendrücken wird. Das heißt, während des normalen Einzugs der Spindel, ist das zur Bohrung 194 durch die Begrenzung 193 zugeführte gepresste Fluid nicht ausreichend, um die Kräfte der Feder 206 - bis der Einzugsstoppbundring 184 den Entlüftungskanal 210 blockiert - zu überwinden.
Bei der bevorzugten Ausführungsform ist die Begrenzung 193 ein Stopfen, der den Durchmesser des Flussbereichs von 1,59 mm auf 0,79 mm (1/16" bis 1/32") reduziert. Da die Begrenzung 193 den Fluss des gepressten Fluids zu der Bohrung 194 begrenzt, wird der Druck im Zylinder 168 unter dem Kolben 166 aufgebaut, wenn das Ventil 190 betätigt wird, aber der Druck wird in der Bohrung 194 nicht bis zu einem Betrag aufgebaut, der die Feder 206 überwinden wird. Eher wird der Druck in der Bohrung 194 nur ausreichend sein, um die Feder 206 zusammenzudrücken, wenn der Einzugsstoppbundring 184 zur, mittels den gestrichelten Linien in Fig. 6 gezeigten, Position B eingezogen wird, in der der Einzugsstoppbundring 184 den Entlüftungskanal 210 versperren wird. Dieses Versperren des Flusses des gepressten Fluids zum atmosphärischen Druck wird den Druck veranlassen, in den Leitungen 210, 192 anzusteigen, genauso wie in der Bohrung 194 zu solch einem Ausmaß, dass der Kolben 196 sich bewegt und die Feder 206 zusammendrückt.
Wie in der Fig. 6 dargestellt, ist, wenn der Einzugsstoppbundring 184 vom Anschluss 211 zu dem Entlüftungskanal 210 entfernt angeordnet ist, das gepresste Fluid frei, um vom Kanal 192 durch den Kanal 210 zu der Atmosphäre zu fließen. Während des Betriebs der Werkzeugmaschine 100, wenn das Differential-Vorschubzahnrad 138 vom Differential-Antriebszahnrad 136 gelöst ist und die Spindel 108 sich einzieht, wird das gepresste Fluid durch den Kanal 192 in die Bohrung 194, in den Entlüftungskanal 210 und hinaus zu der Atmosphäre fließen. Da das gepresste Fluid zu der Atmosphäre in der oben erwähnten Weise entlüftet wird und die Begrenzung im Kanal 192 angeordnet ist, ist das gepresste Fluid in der Bohrung 194 nicht ausreichend, um die Kraft der Feder 206 zu überwinden. Daher werden sich die beweglichen Elemente 156 nicht von dem Differential-Vorschubzahnrad 138 zurückziehen. Dies erlaubt dem Differential- Vorschubzahnrad 138 mit den beweglichen Elementen 156 im Eingriff zu stehen, so dass die Spindel 108 zurückgezogen wird.
Jedoch, wenn die Spindel 108 sich zu solch einem Ausmaß einzieht, dass der Einzugsstoppbundring 184 den Entlüftungskanal 210 versperrt, wird der Druck flussabwärts von der Begrenzung 193 in dem Kanal 192 und damit in der Bohrung 194 aufgebaut. Der Druck wird in der Bohrung 194 zu solch einem Ausmaß aufgebaut, dass die Kraft der Feder 206 überwunden wird und der Kolben 196 in Richtung auf die Feder 206 bewegt wird und sie zusammendrückt. Dies wird, wie früher beschrieben, die Elemente 156 veranlassen, sich von dem Differential-Vorschubzahnrad 138 zu lösen und die Spindel 108 veranlassen, das Einziehen zu stoppen. Der Kolben 196 wird sich bewegen, wenn der Entlüftungskanal 210 in solch einem Ausmaß versperrt wird, dass die Einfassung 200 gegen den stationären Ring 206 stößt. Daher definiert die Anordnung des Rings 206 in der Bohrung 194 das Ausmaß der Bewegung der beweglichen Elemente 156. Bei der bevorzugten Ausführungsfarm ziehen sich die beweglichen Elemente 156 auf einen Abstand von ungefähr 1,78 mm (0,070 Zoll) ein, wenn die Einfassung 200 gegen den Ring 206 stößt.
Der Einzugsstoppbundring 184 dichtet den Kanal 210 nicht vollständig ab, sondern versperrt ihn lediglich, so dass der Druck in der Bohrung 194 ansteigt. Jedoch wie erkannt wird, kann der Einzugsstoppbundring 184 den Entlüftungskanal 210 auch vollständig abdichten, um den Druck in der Bohrung 194 zu veranlassen, anzusteigen. Vorzugsweise wird der Druck in der Bohrung 194 auf ungefähr 1,7 · 10&sup5; Pa (25 psig) ansteigen, um die Kraft der Feder 206 zu überwinden.
Im Ergebnis wird das gepresste Fluid in die Bohrung 194 eintreten und die Elemente 156 bewegen, wenn das Ventil 190 betätigt wird und wenn der Einzugsstoppbundring 184 den Entlüftungsanschluss 211 versperrt hat. Das gepresste Fluid tritt in die Bohrung 194 auf der Unterseite des Kolbens 196 ein und ist ausreichend, um die Kraft der Feder 206 zu überwinden, das den Kolben 196 veranlassen wird, sich gegen die Kraft der Feder 206 zu bewegen und die Einfassung 200 und die darauf montierten Elemente 156 veranlaßt, sich in Übereinstimmung zu bewegen. Die bewegliche Elemente 156 und der Kolben 196 werden sich relativ zur Welle 182 und dem Gehäuse 126 bewegen. Wenn dies auftritt, werden die beweglichen Elemente 156 von der Position A, wie mittels der dicken Linien in Fig. 6 dargestellt, zu der Position B bewegt, wie mittels der gestrichelten Linien in Fig. 6 dargestellt.
Wenn die beweglichen Elemente 156 bei der Position A angeordnet sind, sind die beweglichen Elemente an das Differential-Vorschubzahnrad 136 gekoppelt. Da die beweglichen Elemente 156 jeweils in einer festen Passungsbohrung in dem Gehäuse 126 angeordnet sind, sind die beweglichen Elemente 156 und die Einfassung 200, an welche sie befestigt sind, um die longitudinale Achse des Stiftes 182 drehbar. Daher, wenn die beweglichen Elemente 156 an das Differential-Vorschubzahnrad 138 gekoppelt sind, verhindern sie ein Drehen des Differential-Vorschubzahnrads 138 relativ zum Gehäuse, wie das Zahnrad gewöhnlich während des Vorschubs der Spindel 108 funktioniert. Eine kleine Entlüftungsöffnung 206 ist in dem Gehäuse 126 über dem zweiten Kolben 196 angeordnet, die dem Fluid erlaubt, über dem Kolben 196 zu entweichen, wenn der Kolben 196 relativ zu dem Gehäuse 126 bewegt wird und die Feder 206 zusammendrückt. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird die Entlüftungsöffnung 206 mittels Abständen zwischen dem Gehäuse 126 und anderen Komponenten der Werkzeugmaschine definiert. Es wird anerkannt, dass alternative Flussrouten auch, wie hierin betrachtet, funktionieren. Beispielsweise stellt die Fig. 6A ein alternatives Flussschema dar, dass das gepresste Fluid zu dem Kolben 196A lenkt.
Die Bezugszeichen in Fig. 6A bezeichnen gleiche Teile in Fig. 2-6, außer dass die Bezugszeichen in Fig. 6A ein "A" dem Bezugszeichen nachgestellt haben. Daher folgt nur eine Kurzbeschreibung des alternativen Flussschemas.
Wie in Fig. 6A dargestellt, steht die Entlüftungsleitung 210A in Verbindung mit der Leitung 192A. Das heißt, dass die Leitung 192A zwischen dem Zylinder 168A und der Bohrung 194A ein "T" zur Entlüftungsleitung 21 OA aufweist. Bei dieser Ausführungsform ist die Begrenzung 193A in der Leitung 192A, aber stromaufwärts des Knicks zur Entlüftungsleitung 210A angeordnet. Daher wird, wenn ein gepresstes Fluid zum Zylinder 168A zugeführt wird, wenn das Ventil 190A betätigt wird, ein Druck in dem Zylinder 168A aufgebaut, aber nicht in der Bohrung 194A, da die Begrenzung 193A den Luftfluss zu der Bohrung 194A versperrt. Jedoch, wenn der Einzugsstoppbundring 184A sich zur Position B bewegt, wird der Entlüftungsanschluss 211A versperrt werden, der veranlassen wird, den Druck in der Leitung 210A, der Leitung 192A und somit in der Bohrung 1'94A aufzubauen, der den Kolben 196A veranlassen wird, sich zu bewegen und die Elemente 156A zurückzuziehen. Wie vorstehend beschrieben wurde, wird dies die Spindel 108A veranlassen, den Einzug zu stoppen.
Es wird auch anerkannt, dass eine Anzahl anderer Fluidfluss-Schematas auch genügen werden, um ein gepresstes Fluid zu der Bohrung 194A zu zuführen, um die Elemente 156A zu veranlassen, sich zurückzuziehen. Zum Beispiel ist es nicht notwendig, dass das Ventil 190A das gepresste Fluid fördert, um den Kolben 166A zu bewegen. Bei diesem Fall kann sich das Ventil 190A öffnen, wenn die Werkzeugmaschine 100 in den Einzugsmodus eintritt, d. h. wenn die Spindel 108 zuerst veranlaßt wird, sich zurückzuziehen oder das Ventil 190A mittels dem Einzugsstoppbundring 184A an dem Ende des Einzugszykluses betätigt werden kann.
Die Fig. 7A stellt die beweglichen Elemente 156 in ihrer ersten Stellung A dar, wo sie mit den Aussparungen 158 in dem Differential-Vorschubzahnrad 138 in Eingriff stehen, um die Spindel 108 zu veranlassen, sich zurückzuziehen. Die Fig. 7B stellt die beweglichen Elemente 156 bei ihrer zweiten Stellung B dar, wo die beweglichen Elemente 156 mit den Aussparungen 158 in dem Differential-Vorschubzahnrad 138 nicht in Eingriff stehen. Wie in Fig. 7B dargestellt, wird es bevorzugt, dass die beweglichen Elemente 156 sich innerhalb der Bohrungen im Gehäuse 126 zurückziehen, so dass sie nicht länger aus den Bohrungen 212 hervorstehen.
Wenn die beweglichen Elemente 156 sich, wie in Fig. 7B dargestellt, zurückgezogen haben, befindet sich die Werkzeugmaschine 100 in einem "nicht-Vorschub"-Modus, in welchem die Spindel 108 einfach infolge der Drehung des Differential-Antriebszahnrad 136 und des Spindel-Antriebszahnrads 140 dreht. Die Werkzeugmaschine 100 wird in diesem Modus bleiben, bis die Drossel 116 ausgeschaltet wird. Wenn die Drossel 116 geschlossen ist, wird der Druck in der Werkzeugmaschine 100 zum atmosphärischen Druck reduziert. Dies wird die Feder 206 veranlassen, die beweglichen Elemente 156 zur Position A zu drücken und die Feder 180 veranlassen, das Differential-Vorschubzahnrad 138 zur Position zu drücken, in der es mit dem Differential-Antriebszahnrad 136 im Eingriff steht. Somit wird, wenn die Drossel 116 wieder aufgedreht wird, ein neuer Bohrzyklus mit der Spindel 108 positiv vorwärtsbewegend in Richtung auf das Werkstück 114 beginnen.
Aus dem Vorhergehenden wird anerkannt, dass die Werkzeugmaschine 100 eine Vorrichtung umfaßt, mit denen die Elemente 156 automatisch von dem Differential-Vorschubzahnrad 138 wegbewegt werden können, vorzugsweise mittels pneumatischer Kraft. Das bedeutet, dass die Elemente 156 bewegt werden, um die Spindel 108 zu veranlassen, sich unabhängig von der Steuerung eines Bedieners zurückzuziehen.
Obwohl die beweglichen Elemente 156 hinsichtlich der bevorzugten Ausführungsform der Werkzeugmaschine 100 beschrieben wurden, die die Kupplung 106 und den Kolben 166 zur Bewegung des Differential-Vorschubzahnrades 138 umfaßt, wird es anerkannt sein, dass die Werkzeugmaschine 100 nicht diese Gegenstände umfassen muß und innerhalb den Beschränkungen der vorliegende Erfindung ist. Zusätzlich können, wie mittels eines Beispiels unten beschrieben wird, die Elemente 156 mittels anderen Vorrichtungen bewegt werden.
Als eine Alternative zur bevorzugten Ausführungsform, könnte die Werkzeugmaschine 100 die Feder 206 unter den Kolben 196 anordnen. In diesem Fall, würde der Luftdruck in der Kammer über dem Kolben 196 während des Einzugszykluses gehalten werden, um die beweglichen Elemente nach unten gegen die Kraft der Feder 206 zu halten. Der Einzug des Einzugsstoppbundring auf der Spindel würde eine Entlüftung öffnen, um den Druck bei der Fertigstellung des Einzugszykluses zu reduzieren, und die Feder 206 würde somit die beweglichen Elemente 156 veranlassen, sich aufwärts zu bewegen, so dass sie sich von dem Differential-Vorschubzahnrad 138 lösen.
Die Fig. 8 und 9 stellen eine alternative erfindungsgemäße Ausführungsform einer Werkzeugmaschine 100' mit Zwangsvorschub dar. Die Werkzeugmaschine 100' mit Zwangsvorschub ist zu der in den Fig. 2-7 dargestellten Werkzeugmaschine ähnlich. Daher bezeichnen gleiche Bezugsnummern in Fig. 8 und 9 gleiche Teile in den Fig. 2-7, aber sie weisen eine Strichbezeichnung (') auf.
Die in Fig. 8 dargestellte Werkzeugmaschine 100' mit Zwangsvorschub ist zu der in Fig. 2 dargestellten Werkzeugmaschine ähnlich. Daher ist nur der rechtwinklige Kopf 122' dargestellt. Jedoch, umfaßt sie Werkzeugmaschine 100' ein verlängertes Gehäuse 126, einen Luftmotor 102 und eine Drossel 116 gleich der Werkzeugmaschine 100.
Im rechtwinkligen Kopf 122' sind die beweglichen Elemente 156' mittels einer Vielzahl von an einem Kolben 196' befestigen Stiften definiert. Der Kolben 196' und die beweglichen Elemente 156' sind gegen das Differential-Vorschubzahnrad 138' über die Feder 206' vorgespannt, ähnlich zu der oben beschriebenen ersten Ausführungsform. Der Kolben 196' ist in der Bohrung 194' angeordnet. Der Kolben 196' wird veranlaßt, sich relativ zum Gehäuse 126' zu bewegen, in einer Weise ähnlich zu der oben beschriebenen, in Bezug auf Fig. 7A und 7B dargestellten Ausführungsform. Das heißt, dass der Kolben 196' von einer ersten Position zu einer zweiten Position pneumatisch betätigt wird, in der sich die beweglichen Elemente 156' aufwärts weg von dem Differential- Vorschubzahnrad 138' zurückziehen, wenn erzu der zweiten Position bewegt wird. Jedoch versperrt der Einzugsstoppbundring 184', gemäß der in Fig. 8 dargestellten Ausführungsform, die Entlüftungsleitung 210' nicht direkt, sondern stützt sich eher gegen eine Unterlegscheibe 300' ab, die gegen einen O-Ring 302' drückt. Das bedeutet, wenn die Spindel 308' sich zurückzieht, so dass der Einzugsstoppbundring 184' sich gegen die Unterlegscheibe 300' abstützt, wird der O-Ring 302' sich soweit bewegen, um den Anschluss 211' zu der Entlüftungsleitung 210' abzuschließen oder abzudichten.
Die Fig. 8 stellt einen Stoppbundring 184' in dem Moment dar, bevor er im Begriff ist gegen die Unterlegscheibe 300' zu stoßen. In diesen Moment versperrt der O-Ring 302' den Anschluss 304' nicht. Eher öffnet der Anschluss 304' sich im Bereich 308', der sich direkt zu der Atmosphäre um die Spindel 108' entlüftet. In dieser Position, wird sich die in die Bohrung 194' zugeführte gepresste Luft nach unten durch den inneren Kanal 208' bewegen und sich durch den Anschluss 211' zur Atmosphäre entlüften.
Wenn der Einzugsstoppbundring 184' gegen die Unterlegscheibe 300' stößt, wird er die Unterlegscheibe 300' in die Richtung des Spindel-Antriebszahnrads 140' drücken, so dass die Unterlegscheibe den O-Ring 302' zwingt den Anschluss 304' abzuschließen. Wie in der Fig. 9 gezeigt, wenn die Unterlegscheibe den O-Ring 302' zwingt, den Anschluss 304' abzudichten, wird das durch den Kanal 192' gepresste Fluid durch die Begrenzung 193' gezwungen, was somit den Druck in der Kammer 194' erhöhen wird. Wie aus Fig. 8 klar ist, wird der gepresste Fluidfluss zur Bohrung 194' in der gleichen Weise gelenkt, wie das gepresste Fluid in der in der Fig. 6A gezeigten Ausführungsform zur Bohrung 194A gelenkt wird. Das Ansteigen des Drucks in der Bohrung 194' wird den Kolben 196' veranlassen, nach oben gegen die Kraft der Feder 206' sich zu bewegen, das die beweglichen Elemente 156' veranlassen wird, sich vom Differential-Vorschubzahnrad 138' zurückzuziehen. Dieses Zahnrad in Drehung, wird die Spindel 108' veranlassen, in den "nicht-Vorschub"-Modus einzutreten, in welchem die Spindel 108' das Differential-Vorschubzahnrad 138' einfach schnell dreht. Daher stoppt die Spindel 108' den Einzug, wenn die beweglichen Elemente 156' aufwärts von dem Differential-Vorschubzahnrad 138' wegbewegt werden. Wie auch in Fig. 8 dargestellt ist, umfaßt das Differential-Vorschubzahnrad 138' eine Vielzahl von Hervorhebungen 158', die mit den beweglichen Elemente 156' im Eingriff sind, wenn der Kolben 196' nicht betätigt wird. Daher umfaßt das Differential-Vorschubzahnrad 138' eher Hervorhebungen 158', als die in der ersten Ausführungsform dargestellten und oben beschriebenen Aussparungen 158'.
Wie aus Fig. 8 klar ist, umfaßt der Kopf 122 nicht einen Kolben zum Bewegen des Differential-Vorschubzahnrads 138'. Das Differential-Vorschubzahnrad 138' kann auf jeder in der Technik bekannten vielfältigen Weise bewegt werden. Beispielsweise kann das Differential-Vorschubzahnrad 138' mittels des einen Hebel drückenden Antriebsbundrings 142' gehoben werden, ähnlich zu dem in der Fig. 1 dargestellten und beschriebenen Bohrer 10.
Das gepresste Fluid wird vorzugsweise zu der Leitung 192' über eine (in den Fig. 8 und 9 nicht dargestellte) Außenleitung 191' geführt. Jedoch, wie angenommen wird, kann das gepresste Fluid zum Kanal 192' durch verschiedene Kanäle eher innerhalb der Werkzeugmaschine, als außerhalb der Werkzeugmaschine, geführt werden. Dieses gepresste Fluid kann kontinuierlich zu der Leitung 192' durchgehend bei den Betriebszyklen der Werkzeugmaschine zugeführt werden, d. h. sowohl wenn die Spindel 108 sich zurückzieht als auch vorwärts bewegt.
Außerdem bildet der in der Fig. 8 dargestellte Einzugsstoppbundring 184' mit der Spindel 108' keine Einheit. Eher ist der Einzugsstoppbundring 184' ein Ring, der auf der Spindel 108' auf eine vorherbestimmte oder gewünschte Position geschraubt ist. Somit kann der Punkt, an dem die Spindel 108' den Einzug stoppt, mittels Einstellung des Ortes des Einzugsstoppbundring 184' auf der Spindel 108' gesteuert werden.
Die Fig. 10 stellt eine weitere Ausführungsform einer Werkzeugmaschine 100" mit Zwangsführung nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform dar. Die Werkzeugmaschine 100" mit Zwangsführung ist ähnlich zu der in den Fig. 2-7 dargestellten Werkzeugmaschine. Daher bezeichnen gleiche Bezugsnummern in Fig. 10 gleiche Teile in den Fig. 2-7, aber weisen eine doppelte Strichbezeichnung auf ("). Bei der Werkzeugmaschine 100" mit Zwangsvorschub steht der Einzugsstoppbundring 184" mit einem Hebel 400" im Eingriff, der im Drehen einen Arm 402" bewegt, an welchem der Hebel 400" befestigt ist. Daher wird, wenn die Spindel 108" sich zurückzieht, der Einzugsstoppbundring 184" den Arm 402" veranlassen, sich zu bewegen, wenn der Einzugsstoppbundring 184" den Hebel 400" trifft.
Wie in Fig. 10 dargestellt, steht der Arm 402" mit einem Element 404" des Kolbens 196" im Eingriff. Das Element 404" kann mit dem Kolben 196" eine Einheit bilden oder daran befestigt sein. Zusätzlich können der Hebel 400", der Arm 402" und das Element 404" gemeinsam befestigt sein. Ebenso kann der Hebel 400" vom Arm 402" gelöst sein. Wenn der Arm 402" sich bewegt, wird er das Element 404" kontaktieren und den Kolben 196" veranlassen, die Feder 206" zusammenzudrücken. Dies wird im Drehen die beweglichen Elemente 156" veranlassen, sich von dem Differential-Vorschubzahnrad 138" zu lösen, so dass die Spindel 108" sich nicht länger vorschiebt, ähnlich zu den früher in Bezug auf die Fig. 7 und 8 dargestellten und beschriebenen ersten und zweiten Ausführungsformen.
Aus dem Vorhergehenden wird angenommen, dass die beweglichen Elemente veranlaßt werden können, sich weg von dem Differential-Vorschubzahnrad mittels der verschiedenen Techniken zurückzuziehen. Beispielsweise werden, mit Bezug auf die in den Fig. 2 bis 7 dargestellten Ausführungsformen, die beweglichen Elemente pneumatisch vom Differential-Vorschubzahnrad wegbewegt. Mit Bezug auf der in Fig. 8 dargestellten Ausführungsform werden die beweglichen Elemente pneumatisch vom Differential-Vorschubzahnrad wegbewegt. Jedoch, mit Bezug auf der in Fig. 10 dargestellten Ausführungsform, werden die beweglichen Elemente mechanisch von dem Differential- Vorschubzahnrad über einen mechanischen Armmechanismus wegbewegt. Es wird somit angenommen, dass eine Vielzahl von Techniken und Vorrichtungen verwendet werden kann, um die Elemente zu veranlassen, sich von dem Differential-Vorschubzahnrad wegzubewegen, sowie die Werkzeugmaschine zu veranlassen, in den nicht-Vorschub- Modus einzutreten. Bei dieser Betrachtung umfaßt jede der ertindungsgemäßen Ausführungsformen eine Vorrichtung, die automatisch ein Element von einem Zahnrad des Antriebsgetriebes wegbewegt, wenn die Spindel sich zurückzieht, um die Spindel zu veranlassen, den Einzug zu stoppen. Dies ist vorteilhaft, da der Einzugsstoppbundring oder ähnliche Gegenstände an einer Drehmomentbelastung auf die Werkzeugmaschine mit Zwangsvorschub gehindert werden, die einen Zustand mit einem hohen Drehmoment schaffen können und Beschädigungen an inneren Komponenten der Werkzeugmaschine bewirken können. Mit der Vorrichtung nach den erfindungsgemäßen Ausführungsformen wird die Spindel veranlaßt, sich zu drehen, aber sich nicht im Wesentlichen vorwärts zu bewegen oder sich im Wesentlichen zurückzuziehen, wenn der Einzugsstoppbundring im Begriff ist, gegen die Werkzeugmaschine zustoßen. Dies wird mittels Einzugs der beweglichen Elemente weg vom Differential-Vorschubzahnrad erreicht.
Dieser Lösungsweg, der die Werkzeugmaschine veranlaßt, den Einzug zu stoppen, senkt die Größe des Kopfes der Werkzeugmaschine, insbesondere den Abstand der Linie von der Seite zum Zentrum. Dies ist vorteilhaft, da die Werkzeugmaschine nun fähig ist, Löcher näher an der Ecke von L-förmigen Elementen zu bohren, als konventionelle Bohrmaschinen mit rechtwinkligem Zwangsvorschub und ferner, da die Werkzeugmaschine leichter zu bedienen ist, als konventionelle Werkzeugmaschinen mit Zwangsvorschub. Die Techniken und die Vorrichtung zum Stoppen des Einzugs der Spindel nach den erfindungsgemäßen Ausführungsformen sind auch einem geringeren Verschleiß unterworfen, als solche der konventionellen Bohrer mit Zwangsvorschub, und sie minimieren die Beschädigungsmöglichkeit der Komponenten der Werkzeugmaschinen, wenn der Einzugsstoppbundring versucht, sich gegen das Gehäuse oder einen anderen Teil der Werkzeugmaschine zu schrauben.
Die Prinzipien, die bevorzugten Ausführungsformen und Betriebsmodi der vorliegenden Erfindung wurden in der vorstehenden Beschreibung erläutert. Jedoch wird die Erfindung, die beabsichtigt wird, geschützt zu werden, nicht auf die besonderen offenbarten Ausführungsformen als Begrenzung ausgelegt. Ferner werden die hierin beschriebenen Ausführungsformen eher illustrativ als restriktiv betrachtet. Variationen und Abänderungen können von anderen gemacht werden und Äquivalente können erzeugt werden, ohne von der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Entsprechend ist es ausdrücklich beabsichtigt, dass alle solche Variationen, Abänderungen und Äquivalente, die innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung fallen, wie sie in den Ansprüchen definiert ist, davon umfaßt werden.

Claims

1. Werkzeugmaschine (100) mit Zwangsvorschub, die umfasst:

eine Gewindespindel (108);

ein Spindel-Antriebszahnrad (140), das mit der Spindel so gekoppelt ist, dass die Spindel und das Spindel-Antriebszahnrad sich zusammen drehen;

ein Spindel-Vorschubzahnrad (142), das auf die Spindel (108) geschraubt ist;

ein Differential-Antriebszahnrad (136), das mit dem Spindel-Antriebszahnrad (140) in Eingriff ist; und

ein Differential-Vorschubzahnrad (138), das mit dem Spindel-Vorschubzahnrad (142) in Eingriff ist, wobei wenigstens das Differential-Vorschubzahnrad oder das Differential-Antriebszahnrad (136) von einer ersten Position an eine zweite Position bewegt werden kann, das Differential-Vorschubzahnrad mit dem Differential- Antriebszahnrad gekoppelt ist, wenn sich wenigstens das Differential-Vorschubzahnrad oder das Differential-Antriebszahnrad an der ersten Position befindet, so dass sich das Differential-Vorschubzahnrad und das Differential-Antriebszahnrad zusammen drehen, wobei das Differential-Vorschubzahn (138) nicht mit dem Differential-Antriebszahnrad (136) gekoppelt ist, wenn sich wenigstens das Differential-Vorschubzahnrad oder das Differential-Antriebszahnrad an der zweiten Position befinden; gekennzeichnet durch:

ein bewegliches Element (156), das zwischen einer ersten Stelle und einer zweiten Stelle bewegt werden kann, wobei das bewegliche Element Drehung des Differential-Vorschubzahnrades (138) verhindert, wenn sich das bewegliche Element (156) an der ersten Stelle befindet und sich wenigstens das Differential- Vorschubzahnrad (138) oder das Differential-Antriebszahnrad (136) an der zweiten Position befindet, wobei das bewegliche Element (156) Drehung des Differential-Vorschubzahnrades nicht verhindert, wenn sich das bewegliche Element an der zweiten Stelle befindet und sich das Differential-Vorschubzahnrad (138) oder das Differential-Antriebszahnrad (136) an der zweiten Position befindet.

2. Werkzeugmaschine (100) mit Zwangsvorschub nach Anspruch 1, wobei das Differential-Vorschubzahnrad (138) dasjenige von dem Differential-Vorschubzahnrad oder dem Differential-Antriebszahnrad (136) ist, das von der ersten Position an die zweite Position bewegt werden kann.

3. Werkzeugmaschine (100) mit Zwangsvorschub nach Anspruch 2, wobei das bewegliche Element (156) wenigstens einen Zapfen enthält, der Drehung des Differential-Vorschubzahnrades (138) verhindert, wenn sich das bewegliche Element (156) an der ersten Stelle befindet und sich das Differential-Vorschubzahnrad (138) an der zweiten Position befindet.

4. Werkzeugmaschine (100) mit Zwangsvorschub nach Anspruch 2, wobei das bewegliche Element (156) wenigstens einen Zapfen enthält und das Differential- Vorschubzahnrad (138) wenigstens eine Vertiefung oder einen Vorsprung (158) enthält, der eingreift und Drehung des Differential-Vorschubzahnrades verhindert, wenn sich das bewegliche Element (156) an der ersten Stelle befindet und sich das Differential-Vorschubzahnrad an der zweiten Position befindet.

5. Werkzeugmaschine (100) mit Zwangsvorschub nach Anspruch 1, die des Weiteren eine Feder (180) umfasst, die das bewegliche Element (156) auf das Differential-Vorschubzahnrad (138) zu spannt.

6. Werkzeugmaschine (100) mit Zwangsvorschub nach Anspruch 1, die des Weiteren eine Einrichtung (190) umfasst, die das bewegliche Element (156) von der ersten Stelle an die zweite Stelle bewegt, wenn die Spindel (108) an eine vorgegebene Position eingezogen ist.

7. Werkzeugmaschine (100) mit Zwangsvorschub nach Anspruch 6, wobei die Bewegungseinrichtung ein Luftventil (190) enthält, das betätigt werden kann, um das bewegliche Element (156) pneumatisch von der ersten Stelle an die zweite Stelle zu bewegen.

8. Werkzeugmaschine (100) mit Zwangsvorschub nach Anspruch 6, wobei die Bewegungseinrichtung einen Hebel (400") enthält, der das bewegliche Element (156) von der ersten Stelle an die zweite Steile bewegt.

9. Werkzeugmaschine (100) mit Zwangsvorschub nach Anspruch 1, wobei das Werkzeug wenigstens einen Druckluftmotor (102) oder einen Elektromotor (102) enthält, der bewirkt, dass sich die Spindel (108) dreht.

10. Werkzeugmaschine (100) mit Zwangsvorschub nach Anspruch 1, die des Weiteren einen Rechtwinkelkopf (122) umfasst.

11. Werkzeugmaschine (100) mit Zwangsvorschub nach Anspruch 1, die des Weiteren ein Gehäuse (126) umfasst, wobei sich das bewegliche Element (156) so in dem Gehäuse befindet, dass das bewegliche Element in Bezug auf das Gehäuse nicht gedreht werden kann und entlang einer Achse im Wesentlichen parallel zu einer Drehachse des Differential-Vorschubzahnrades (138) bewegt werden kann.