DE112973C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Bei Gesteindrehbohrmaschinen, deren selbstthätiger Schraubenvorschub unter Benutzung eines Differentialräderwerkes erfolgt (Differentialvorschub), wird ebenso wie bei denjenigen mit directem Schraubenvorschub der Rückzug der Vorschubspindel in der Regel von Hand ausgeführt, indem man den Umschlufs der Vorschubspindel durch die Vorschubmutter vor jedem Rückzuge löst und vor jedem Vorschübe wieder herstellt. Zu diesem Zwecke macht man bei derartigen Anordnungen die Vorschubmutter zwei- oder mehrtheilig, so dafs sich durch Auseinanderziehen ihrer Backen der Gewindegang der Mutter aufser Eingriff mit demjenigen der Spindel bringen läfst. Dieses allgemein verbreitete Verfahren beeinträchtigt aber wesentlich die Haltbarkeit der Vorschubmutter und macht überdies unter Umständen — da sich der Bohrer nicht immer leicht zurückziehen läfst — einen erheblichen Aufwand von Menschenarbeit neben der Maschinenarbeit erforderlich. Es ist deshalb technisch vortheilhaft, eine Anordnung zu finden, welche den Rückzug des Bohrers ohne die erwähnten Nachtheile ermöglicht.

Aus der deutschen Patentschrift 63311, S. 2, Spalte ι am Ende, ist es nun zwar bekannt, dafs man in dem Falle des Differentialvor-, Schubes bei unveränderter Drehrichtung der Antriebswelle einen mechanischen Rückzug der Vorschubspindel erreichen kann, wenn man die Räder des Differentialgetriebes an wenigstens einer Stelle aufser Eingriff bringt und dann die Vorschubmutter bezw. einen anderen, mit derselben verbundenen Maschinentheil in geeigneter Weise, z. B. mittelst einer Bremse, festhält. In dieser Form ist die Anordnung indessen für die weitaus meisten Fälle nicht praktisch verwendbar. Denn sie beruht auf der Ausführung der Differentialräder als Reibungsräder. Das auf die Vorschubmutter durch die Differentialräder zu übertragende Drehungsmoment ist aber fast immer so grofs, dafs Reibungsräder sich als unverwendbar erweisen. —. man mUfste denn, was nur in ganz ausnahmsweisen Fällen in Frage kommen könnte, den Rädern einen sehr grofsen Durchmesser geben, so dafs das Moment an einem sehr grofsen Hebelarm zur Wirkung käme. Bei allen praktisch brauchbaren Anordnungen ist man demgemäfs gezwungen, die Vorschubräder als Zahnräder auszuführen, bei welchen natürlich von einem Aufsereingriff- und Ineingriffbringen während des Ganges der Maschine aus praktischen Rücksichten keine Rede sein kann. Die allgemeinere Aufgabe geht somit in die besondere über, bei einem Differential vorschub mit dauernd in Eingriff befindlichen Zahnrädern eine Anordnung zu finden, welche den Rückzug der Vorschubspindel während des Ganges der Maschine ermöglicht. Diese Aufgabe ist aber überhaupt nur dann lösbar, wenn man schon dem Differentialgetriebe selbst eine bestimmte Anordnung giebt.

Da nämlich der Differentialvorschub lediglich von der absoluten Differenz der Drehgeschwin-

digkeiten von Vorschubmutter und Vorschubspindel, nicht aber davon abhängt, welche von beiden Geschwindigkeiten die gröfsere ist, so kann man die Mutter sowohl langsamer als auch schneller laufen lassen als die Spindel. Das erstere dieser beiden Getriebe möge das verlangsamende, das zweite das beschleunigende genannt werden. Im Allgemeinen zieht man das verlangsamende Getriebe vor, weil· dabei die absoluten Geschwindigkeiten der Räder geringer ausfallen. Würde man nun aber bei demselben nach der oben erwähnten Idee zwecks Rückzuges der Spindel, in irgend einer Weise die Vorschubmutter festhalten, so würde dadurch bei diesem Getriebe die Differenz zwischen Mutter und Spindel, ohne ihren Drehsinn zu ändern, sich nur noch vergröfsern, man würde also statt des gewünschten Rückzuges einen beschleunigten Vorschub der Spindel erhalten. Dieses Getriebe ist also für den vorliegenden Zweck nicht brauchbar, und somit ist auch die in der erwähnten Patentschrift gelegentlich ausgesprochene Idee praktisch nicht allgemein durchführbar.

Verwendet man aber nunmehr das beschleunigende Getriebe, welches in Fig. ι veranschaulicht ist, so läuft der gemachten Annahme gemäfs zunächst beim Vorschübe die Vorschubmutter schneller als die Vorschubspindel. Hält man dann in irgend einer Weise bei fortdauernder Drehung der Spindel die Vorschubmutter fest oder verlangsamt auch nur ihre Drehgeschwindigkeit, so dafs sie jedenfalls jetzt langsamer läuft als die Spindel, so erfolgt, da nunmehr der Sinn der Relativdrehung zwischen Mutter und Spindel geändert ist, die Längsverschiebung der letzteren in entgegengesetzter Richtung, der Vorschub geht also in den Rückzug über, während die Spindel fortwährend in derselben Richtung gedreht wird. Den schnellsten Rückzug bekommt man natürlich, wenn man die Vorschubmutter vollkommen festhält.

Dabei hat man es zugleich ganz in der Hand, durch Wahl der Zahlenverhältnisse die — naturgemäfs praktisch wichtige — Vergröfserung der Rückzugsgeschwindigkeit gegenüber der Vorschubsgeschwindigkeit beliebig zu bestimmen.

In Fig. ι sind die vier Differentialräder durch abcd bezeichnet, wobei das Rad d nicht drehbar mit der Vorschubmutter m, die beiden Räder b und c nicht drehbar mit einander und das Rad α nicht drehbar mit dem von irgend einer Kraftmaschine umgedrehten Antriebsrohre e verbunden ist, welches letztere zugleich mittelst des Mitnehmerstückes q die mit einer Längsnuth versehene Vorschubspindel s antreibt; der Uebersichtlichkeit wegen ist die letztere nebst dem den Bohrer tragenden Spindelkopf k als aus der Maschine herausgenommen gedacht und besonders dargestellt.

Versteht man unter abcd zugleich die Theilkreisdurchmesser der betreffenden vier Differentialräder, so ergiebt sich zunächst als Bedingung dafür, dafs die Mutter schneller umgedreht werde als die Spindel, aus der Figur nach Ausrechnung des Üebersetzungsverhältnisses zwischen α und d ohne Weiteres die Ungleichung

i) a-cyb-d..

Wird noch durch h die Steigung des Gewindes der Vorschubspindel und durch u deren Umdrehungszahl pro Zeiteinheit berechnet, so folgt weiter für die Vorschubgeschwindigkeit ν der Spindel der Ausdruck

Die Rückzugsgeschwindigkeit r ist aber, wenn man die Vorschubmutter ganz festhält, ihrem absoluten Werthe nach

3) r = u- h,

und man erhält danach für das Verhältnifs von Rückzug- zu Vorschubgeschwindigkeit mittelst Division der vorstehenden Gleichungen die Beziehung

4)

bd

ac ■— b d

Dieses Verhältnifs ist somit ganz unabhängig von der Steigung des Gewindes der Spindel und von ihrer Drehgeschwindigkeit, vielmehr lediglich abhängig von den Uebersetzungsverhältnissen des Differentialgetriebes. Man kann also bei derselben absoluten Vorschubgeschwindigkeit diesem Verhältnisse jeden gewünschten Werth geben, indem man zunächst aus Gleichung 4) die hierfür erforderlichen Durchmesserverhältnisse der Differentialräder und dann aus Gleichung 2) die nun bei gegebener Umdrehungszahl u für den gewünschten Vorschub erforderliche Steigung h des Gewindes der Vorschubkapsel bestimmt. Durch einfache Ueberlegung findet man auch leicht, dafs bei rechtsdrehender Spindel (im Falle des beschleunigenden Getriebes) das Gewinde auf derselben linksgängig sein mufs, und umgekehrt.

Statt des Rades α könnte auch eins der drei anderen Differentialräder von der Kraftmaschine aus direct in Umdrehung versetzt werden. An den vorstehenden Ermittelungen würde sich in diesem Falle nichts ändern, wenn man nur immer unter u die Umdrehungszahl der Vorschubspindel — nicht etwa diejenige der neuen Antriebswelle — versteht.

Für das Festhalten der Vorschubmutter zwecks Rückzuges der Vorschubspindel liegen

nun bei der in Fig. ι dargestellten Anordnung vier Möglichkeiten vor. Zunächst kann man am Rade α den Radkranz gegen die Nabe drehbar anordnen und denselben beim Vorschübe mit der Nabe, beim Rückzug aber mit dem Maschinengestell in geeigneter Weise kuppeln: dadurch wurden sämmtliche vier Differentialräder sammt der mit dem Rade d verbundenen Vorschubmutter festgehalten werden können, während die Spindel mit dem Antriebsrohre e ₎ weiter läuft. Zweitens kann man den Radkranz von b drehbar gegen seine Nabe bezw. gegen die den Rädern b und c gemeinsame Vorlegewelle w machen und dann diese Welle bezw. Nabe abwechselnd mit dem Radkranz und dem Maschinengestelle kuppeln. Drittens kann man die zuerst beschriebene Anordnung bei dem Rade c treffen. In diesen beiden Fällen würden die Räder α und b mit dem Antriebsrohre e mitlaufen, während die Räder c und d zusammen mit der Vorschubmutter festgehalten würden. Endlich kann man alle vier Räder mitlaufen lassen, wenn man den Radkranz von d drehbar gegen seine mit der Vorschubmutter verbundene Nabe macht und dann die Vorschubmutter bezw. die Nabe abwechselnd mit dem Radkranz und dem Maschinengestelle kuppelt.

Alle vier Möglichkeiten lassen sich dahin zusammenfassen, dafs man an einem beliebigen der vier Differentialräder Nabe bezw. Welle und Radkranz durch eine lösbare Kupplung verbindet, so dafs nach Lösung dieser Kupplung die Geschwindigkeit der Vorschubmutter beliebig verlangsamt werden kann. Die Vornahme der Kupplung in der einen oder anderen Richtung — je nachdem man den Vorschub oder den Rückzug der Spindel zu erhalten wünscht •— wird im Allgemeinen von Hand geschehen, wobei es indessen nicht ausgeschlossen ist, dafs man, etwa nach Erreichung einer gewissen Bohrlochtiefe, die Umstellung auch selbstthätig eintreten lassen könnte.

Will man das Festhalten der Vorschubmutter nicht plötzlich, sondern allmählich vornehmen bezw. auch ihre Geschwindigkeit nicht völlig aufheben, so ist es am einfachsten, die vorbeschriebenen Einrichtungen unverändert zu lassen, indessen bei Einleitung des Spindelrückzuges den in; Frage kommenden Maschinentheil nicht direct mit dem Maschinengestelle, sondern mit einer an demselben sitzenden Bremsscheibe zu verbinden. Praktisch wird ein Bedürfnifs dazu nur selten vorliegen, da die plötzlich aus der Bewegung in die Ruhe oder umgekehrt überzuführenden Drehkörper nur geringe Trägheitsmomente besitzen. Insbesondere trifft dies dann zu, wenn man das Festhalten zum Zwecke des Spindelrückzuges möglichst auf die Vorschubmutter allein beschränkt, d. h. wenn man von den erwähnten vier Möglichkeiten die letzte wählt, welche eben deshalb offenbar die zweckmäfsigste ist.

Fig. 2, in welcher gleiche Buchstaben dieselben Theile wie in Fig. ι bezeichnen, stellt diese besondere Anordnung in einer Ausführungsform dar, bei welcher in der von rotirenden Wendegetrieben her bekannten Art die in Frage kommende Kupplung und Entkupplung mittelst einer einzigen Bewegung erfolgt, so dafs man auch nur einer einzigen Handhabe bedarf. Die Vorschubmutter m ist dabei so ausgebildet, dafs ihr hinteres (in der Zeichnung rechtes) Ende zugleich als Nabe (Welle) für das Differentialrad d dient. Auf der Vorschubmutter längsverschiebbar, aber durch Mitnehmerstücke ρ an der Drehung gegen dieselbe verhindert, sitzt der Kupplungsring x. Derselbe trägt Kupplungszähne ebensowohl auf seiner vorderen (linken) wie auf seiner hinteren (rechten) Seite, und zu ihm gehören demgemäfs zwei ebenfalls mit Kupplungszähnen versehene Theile y und %, von denen der erstere am Maschinengestelle, der letztere am Rade d sitzt.

Die Verstellung des Kupplungsringes zum Zwecke des Vorschubes oder Rückzuges der Spindel könnte nun am einfachsten dadurch erfolgen, dafs man denselben in bekannter Art an seinem Umfange mit einer eingedrehten Nuth versähe, in welche die Gabel eines Stellhebels eingriffe. Liefse man auf diesen Hebel noch eine Feder wirken, welche denselben dauernd so einstellte, dafs der Kupplungsring χ gegen das Rad d gedrückt würde, so vereinfachte sich die Bedienung der Maschine, da man dann nur während der kurzen Zeit des Spindelrücklaufes den Hebel zu bedienen brauchte, dagegen während der sehr viel längeren Zeit des Vorschubes denselben der Einwirkung der Feder überlassen könnte.

An Stelle dieser einfachsten Anordnung ist in der Zeichnung Fig. 2 eine nur wenig complicirtere dargestellt, weil mittelst dieser zugleich eine für die praktische Brauchbarkeit des Getriebes aufserordentlich wichtige Sicherung der Maschine gegen Beschädigungen mit erreicht wird.

Hat man nämlich durch Kupplung des Ringes χ mit dem Maschinengestell den Spindelrücklauf herbeigeführt, so mufs schliefslich der Spindelkopf k gegen das Maschinengestell anlaufen. Da aber der Antrieb durch die Kraftmaschine ununterbrochen fortbesteht, so müfste in diesem Falle, wenn der die Maschine bedienende Arbeiter nicht schon vorher die Kupplung wieder ausgerückt hätte, im Augenblicke des Anlaufens des Spindelkopfes gegen das Maschinengestell entweder die Kraftmaschine plötzlich zum Stillstande gebracht werden oder irgend ein Maschinenteil brechen. ■Auch eine etwa in den Antrieb eingeschaltete Reibungskupplung würde praktisch nur wenig

nützen. Die Haltbarkeit der Maschine wäre also wesentlich von der Aufmerksamkeit der Bedienungsmannschaft abhängig.

Um die hierin begründete Gefahr auszuschliefsen, kann man nun den Spindelkopf — bezw. eine sonstige Verstärkung am vorderen Ende der Spindel — statt gegen das Maschinengestell vielmehr gegen einen längsverschiebbaren Maschinentheil anlaufen lassen , welcher so angeordnet ist, dafs er in diesem Falle die von Hand bewirkte Kupplung des Ringes χ mit dem Maschinengestelle wieder aufhebt.

Zu diesem Zwecke ist, wie Fig. 2 darstellt, die Vorschubmutter m nicht direct im Maschinengestelle gelagert, sondern in einer innerhalb desselben längsverschiebbaren Lagerbuchse g, welche ihrerseits durch Bolzen η mit der aufserhalb des Maschinengestelles befindlichen Stellbuchse / verbunden ist. Der von Hand zu bedienende Hebel ο verschiebt nun in der aus der Figur unmittelbar ersichtlichen Weise gleichzeitig die beiden Buchsen / und g. Die letztere ist aber an ihrem mit einem Bunde versehenen hinteren (in der Zeichnung rechten) Ende mit nur geringem Spielraum umfafst von einem mit dem Kupplungsringe χ verschraubten Deckel t, und somit wird durch den Hebel ο aufser den beiden Buchsen / und g zugleich auch der Kupplungsring χ verschoben. Dabei ist zu bemerken, dafs die Buchsen / und g nur längsverschiebbar sind, der Kupplungsring χ aber im Falle seiner Verbindung mit dem Rade d zugleich rotirt, weshalb eben die Theile χ und g nicht aus einem Stücke bestehen dürfen.

Die Stellbuchse / ist weiter an ihrem vor-, deren (in der Zeichnung linken) Ende derartig theilweise geschlossen, dafs zwar die — in Fig. 2 nur zu einem kleinen Theile dargestellte — Vorschubspindel s, nicht aber der Spindelkopf k hindurchzugehen vermag. Letzterer stöfst vielmehr bei seinem Rücklaufe gegen die vordere Ringfläche der Stellbuchse / und schiebt nun diese zusammen mit der Lagerbuchse g-, dem kurzen Arme des Hebels ο und dem Kupplungsringe χ rückwärts. Dadurch aber wird die von Hand bewirkte Verbindung zwischen Vorschubmutter und Maschinengestell sofort wieder aufgehoben, so dafs ein Festlaufen der Spindel ganz ausgeschlossen ist.

Um, wie schon erwähnt, das Festhalten des Hebels 0 durch den die Maschine bedienenden Arbeiter auch bei dieser Anordnung auf den Spindelrücklauf zu beschränken, ist in einer ringförmigen Aussparung zwischen der Lagerbuchse g und dem Maschinengestelle noch eine Druckfederf angeordnet, welche für gewöhnlich die Lagerbuchse g nebst der Stellbuchse / und dem : Kupplungsringe χ nach rückwärts drückt, also die den Vorschub der Bohrspindel bewirkende Verbindung zwischen der Vorschubmutter in und dem Rade d herstellt, so lange nicht durch Einwirkung auf den Hebel ο eine Verschiebung der genannten Theile nach vorn erfolgt.

Natürlich kann man die Verschiebung der Stellbuchse / auch in irgend einer anderen Weise als mit Hülfe des Hebels 0 vornehmen, wie überhaupt die beschriebene Einrichtung Abänderungen im Einzelnen gestattet. Die in Fig. 2 dargestellte Anordnung ist hauptsächlich deshalb gewählt worden, weil bei derselben der Zusammenhang zwischen den einzelnen Bewegungen besonders übersichtlich hervortritt.

Würde man zwecks Festhaltens der Vorschubmutter den Kupplungsring χ statt mit dem Maschinengestell in der erwähnten Weise mit einer an demselben sitzenden Bremse kuppeln, so würde die beschriebene Schutzeinrichtung vielleicht entbehrlich sein, da dann die Mutter m nicht vollständig festgehalten, sondern nur abgebremst wäre, also sich, wenn auch unter grofser Reibung, zu drehen vermöchte. Die Sicherheit des Betriebes wäre dann aber wiederum von dem mehr oder weniger starken Festziehen der Bremse abhängig, und es würde überdies unnütze Reibungsarbeit geleistet. Deshalb verdient die beschriebene Schutzeinrichtung unbedingt den Vorzug, da sie die Maschine schont und eine absolute Sicherheit gewährt.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche: ■ -: .

   ι. Ein Rückzugwerk für Gesteindrehbohrmaschinen mit gegen die Drehbewegung der Vorschubspindel beschleunigendem Differentialvorschubgetriebe für die Vorschubmutter, dadurch gekennzeichnet, dafs zwecks selbsttätigen Zurückschraubens der Vorschubspindel fs) während des Ganges der Maschine ,bei gleichbleibender Drehrichtung der Bohrspindel die Drehung der Vorschubmutter fm) . zeitweise dadurch verlangsamt oder aufgehoben wird, dafs der Radkranz eines der vier die Vorschubmutter fm) in Drehung versetzenden Differentialzahnräder (a b c d), der mit seiner Nabe oder Welle durch eine lösbare Kupplung verbunden ist, entkuppelt wird, wodurch sich die mit unverminderter Geschwindigkeit umlaufende Vorschubspindel fs) in der stillgestellten oder langsamer sich drehenden Vorschubmutter, fm) zurückschraubt. . ■ ..
2. 2. Eine Ausführungsform des Rückzugwerkes nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen längsverschiebbar, aber nicht drehbar mit der Vorschubmutter fm) verbundenen Kupplungsring fx), welcher beiderseitig mit Kupplungszähnen versehen ist und mit der einen Seite einem Zahnkranze f\) an dem

   der Vorschubmutter fm) am nächsten liegenden Differentialzahnrade fd), mit der anderen Seite einem am Maschinengestell oder an einer mit diesem verbundenen Bremsscheibe sitzenden Zahnkranz fy) gegenübersteht, so dafs, wenn der Kupplungsring fx) mittelst irgend einer Stellvorrichtung nach der einen Seite bewegt wird, die Vorschubmutter fm) zum Zwecke ihres Äntreibens durch das Differentialzahnräderwerk (abcd) mit der Vorschubspindel fs), im entgegengesetzten Falle aber zum Zwecke ihres Bremsens oder Anhaltens mit dem Maschinengestell oder der Bremsscheibe verbunden wird.

   Eine weitere Ausführungsform des Rückzugwerkes nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, dafs der am vorderen Ende der Vorschubspindel fs) sitzende, den Bohrer tragende Spindelkopf (k) bezw. eine sonstige Verstärkung des vorderen Endes der Vorschubspindel (s) kurz vor Beendigung des Rücklaufes der Spindel fs) gegen einen auf die Stellvorrichtung (o) für den Kupplungsring fx) wirkenden längsverschiebbaren Maschinentheil (I) stöfst und dadurch die Verbindung des Kupplungsringes (x) mit dem Maschinengestell oder der Bremsscheibe selbstthätig wieder aufhebt, so dafs die Voschubmutter fm) frei wird und Beschädigungen durch Festlaufen des Spindelkopfes (k) gegen das Maschinengestell auch bei fortdauerndem Antriebe der Spindel fs) nicht eintreten können.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.