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Die Erfindung bezieht sich auf ein in einer Presse verwendetes
Gewindebohrwerkzeug nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1,
insbesondere für eine Stanz- oder Ziehpresse.
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Die Druckschrift EP-A-0 192 586 beschreibt ein solches Werkzeug,
bestehend aus, auf einen Maschinenrahmen montiert:
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- einem Mechanismus zur Bewegungsübersetzung, der einerseits
ein Eingangselement, das translatorisch in einer Richtung X im Verhältnis zum
Maschinenrahmen beweglich ist und das über die Presse betätigt werden kann,
und andererseits ein Ausgangselement umfaßt, das um eine zu der Richtung X
im Verhältnis zum Maschinenrahmen parallele Achse drehbeweglich ist und
das vom Eingangselement angetrieben wird,
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- einem vom Ausgangselement des Mechanismus zur
Bewegungsübersetzung bewegten Übersetzungsmechanismus,
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- und einer Gewindebohrer-Aufnahme, bestehend aus einer
Gewinderbohrer-Aufnahmespindel, die eine Längsachse parallel zur Richtung X
aufweist und um ihre Längsachse gedreht wird, wobei diese Spindel in eine
hohle Leitschraube eingebaut ist, die ihrerseits in eine Mutter eingeschraubt ist,
die eine zur Richtung X parallele Mittelachse aufweist und um diese Mittelachse
durch den Übersetzungsmechanismus gedreht wird, wobei die
Drehgeschwindigkeiten der Mutter und der Gewindebohrer-Spindel so sind, daß
die Leitschraube sich axial um eine Steigung des Gewindebohrers im Verhältnis
zum Maschinenrahmen bewegt, während die Gewindebohrer-Spindel sich
einmal um sich selbst dreht.
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Dieses bekannte Werkzeug weist die Nachteile auf, komplex und damit
kostspielig, empfindlich, zu sein, und ermöglicht es nur, relativ langsam
Gewindebohrungen auszuführen.
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Ziel der Erfindung ist es insbesondere, diesen Nachteilen abzuhelfen,
indem ein neues, in einer Presse verwendetes Gewindebohrwerkzeug
vorgeschlagen wird, das besonders einfach und daher kostengünstig,
zuverlässig und robust ist, das es ermöglicht Gewindebohren schnell
durchzuführen.
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Demnach ist das erfindungsgemäße, in einer Presse verwendete
Gewindebohrwerkzeug von der Art, bestehend aus einem Maschinenrahmen,
einem Mechanismus zur Bewegungsumsetzung, der kinematisch mit einer
Gewindebohrer-Aufnahme durch einen Übersetzungsmechanismus verbunden
ist, der von einem Getriebestrang gebildet wird, wobei dieser Mechanismus zur
Bewegungsumsetzung von einer Schraube gebildet wird, die in bezug auf den
Maschinenrahmen translatorisch beweglich ist und mit einer Mutter
zusammenwirkt, die drehbeweglich und mit einem Steuerritzel verbunden ist,
wobei dieses den Übersetzungsmechanismus antreibt, dadurch
gekennzeichnet, daß der Übersetzungsmechanismus ein Eingangsritzel
umfaßt, das mit dem Steuerritzel und zwei Ausgangsritzeln zusammenwirkt,
welche die Gewindebohrer-Aufnahme antreiben.
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Einem ergänzenden Merkmal entsprechend, wird die Gewindebohrer-
Aufnahme aus einer Leitschraube gebildet, die in eine drehbare Mutter
geschraubt ist, die eine Außenverzahnung aufweist, die ein erstes Antriebsritzel
bildet, das mit dem ersten Ausgangsritzel zusammenwirkt, wobei diese
Leitschraube überdies an ihrem oberen Ende eine Verzahnung aufweist, die ein
zweites Antriebsritzel bildet, das in das zweite Ausgangsritzel eingreift.
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Einer vorteilhaften Anordnung entsprechend, umfaßt die Leitschraube
einen zylindrischen Mittelkanal, der dazu bestimmt ist, eine Spindel mit
Gewindebohrer-Aufnahme aufzunehmen, in die ein Gewindebohrer montiert ist,
wobei die Spindel gegenüber einem Anschlag mittels einer Feder, die in dem
Mittelkanal angeordnet ist, nach unten gedrückt wird, während die beiden
Ausgangsritzel des Übersetzungsmechanismus auf derselben Achse befestigt
und miteinander verbunden sind, wobei diese beiden Ausgangsritzel
unterschiedliche Durchmesser aufweisen.
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Einem anderen ergänzenden Merkmal entsprechend weist das
Ausgangsritzel, das in die Außenverzahnung der Leitschraube eingreift, einen
größeren Durchmesser als das Ausgangsritzel auf, das in die Außenzahnung
der Mutter der Gewindebohrer-Aufnahme eingreift.
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Die Erfindung wird man richtig verstehen, wenn man die folgende
Beschreibung einer ihrer Ausführungsformen liest, die als nicht
einschränkendes Beispiel gegeben wird, zusammen mit den beiliegenden
Zeichnungen.
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Fig. 1 ist eine senkrechte Längsschnittansicht eines
Gewindebohrwerkzeugs nach einer Ausführungsform der Erfindung;
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Fig. 2 ist eine schematische Draufsicht;
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Fig. 3 ist eine Teilschnittansicht einer Ausführungsvariante, wobei die
Leitschraube als Kugelumlaufspindel ausgebildet ist;
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Fig. 4 ist eine ähnliche Ansicht wie Fig. 2, die eine
Ausführungsvariante zeigt.
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Das auf der Zeichnung dargestellte Gewindebohrwerkzeug wird in einer
Stanz- oder Ziehpresse befestigt, die mit einer unteren, feststehenden Platte 1
und einer oberen, beweglichen Platte 2 translatorisch in einer senkrechten
Richtung X beweglich ist.
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Dieses Gewindebohrwerkzeug umfaßt:
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- einen Maschinenrahmen oder ein Gehäuse 3, der oder das von
der unteren Platte 2 der Presse getragen wird,
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- eine Schrauben-/Muttereinheit 4, die einen Mechanismus zur
Bewegungsumsetzung bildet,
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- einen kinematisch mit einer Gewindebohrer-Aufnahme 6
verbundenen Übersetzungsmechanismus 5,
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- und einen Gewindebohrer 7.
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Die schnell steigende Schrauben-/Muttereinheit 4 bildet einen
Mechanismus zur Bewegungsumsetzung und umfaßt eine Schraube 8 mit
senkrechter Achse, die an der oberen Platte 2 der Presse befestigt ist. Die
Schraube 8 greift in eine Mutter 9 ein, die ebenfalls eine senkrechte Achse hat,
die drehbar in den Maschinenrahmen 3 um ihre Achse befestigt ist, und die
eine Außenverzahnung aufweist, die ein Steuerritzel 10 bildet.
Selbstverständlich könnte man einen beliebigen anderen Mechanismus zur
Bewegungsumsetzung verwenden, zum Beispiel einen Zahnstangen- oder
andersartigen Mechanismus.
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Dieses Steuerritzel treibt den Übersetzungsmechanismus 5 an, der aus
einem Getriebestrang gebildet ist, der ein Eingangsritzel 11, das in die
Ritzelsteuerzahnung 10 eingreift, und zwei Ausgangsritzel 12, 13 umfaßt,
welche die Gewindebohrer-Aufnahme 6 antreiben, nämlich ein erstes
Ausgangsritzel 13 und ein zweites Ausgangsritzel 12.
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Alle Ritzel 11-51-52, 53-12-13, die den Übersetzungsmechanismus 5
bilden, sind um senkrechte Achsen 110, 120, 14 drehbar, und vorzugsweise
sind die beiden Ausgangsritzel 12, 13 dieses Mechanismus miteinander
verbunden und um dieselbe Achse 14 drehbar. Somit umfaßt der
Übersetzungsmechanismus 5 zusätzlich zum Eingangsritzel 11 und den beiden
Ausgangsritzeln 12, 13 drei andere Zwischenritzel, nämlich ein erstes
Zwischenritzel 51, das drehbar zu einem zweiten Zwischenritzel 52 gehört,
wobei letzteres in ein drittes Zwischenritzel 53 eingreift. Zu beachten ist, daß
das Eingangsritzel 11 mit einer ersten senkrechten Achse 110 verbunden ist,
während das erste Zwischenritzel 51 und das zweite Zwischenritzel 52 an einer
zweiten senkrechten Achse 120 befestigt sind, wohingegen das dritte
Zwischenritzel an derselben Achse 14 befestigt ist, wie die der Ausgangsritzel
12, 13. Man bemerkt, daß die drei Achsen 110, 120, 14 senkrecht und zu
einander parallel sind. Hinzu kommt, daß das erste Ausgangsritzel 13
vorteilhafterweise in derselben waagerechten Ebene H wie das Steuerritzel 10,
das Eingangsritzel 11 und das erste Zwischenritzel angeordnet ist.
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Was die Gewindebohrer-Aufnahme 6 betrifft, umfaßt sie zunächst einmal
eine Mutter 15 mit senkrechter Achse, die drehbar in das Gehäuse um ihre
Achse montiert ist, und die eine Außenverzahnung aufweist, die ein erstes
Antriebsritzel 16 bildet, das in das erste Ausgangsritzel 13 des
Übersetzungsmechanismus 5 eingreift.
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Die Mutter 15 wird in eine hohle Leitschraube 17 eingeschraut, die sich
senkrecht bis zu einem oberen Ende erstreckt, das mit einer Verzahnung
versehen ist, die ein zweites Antriebsritzel 18 bildet, das in das zweite
Ausgangsritzel 12 des Übersetzungsmechanismus 5 eingreift.
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Die Leitschraube 17 grenzt innen einen senkrechten Kanal 19 ab, der
sich über die ganze Höhe dieser Schraube 17 erstreckt, und der in seinem
oberen Teil eine Einschnürung 20 mit einem quadratischen oder einem
anderen Durchschnitt aufweist. Über dieser Einschnürung 20 ist der Mittelkanal
19 umdrehungszylindrisch.
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Der Kanal 19 nimmt eine hohle Gewindebohrer-Spindel 21 auf, in der
der Gewindebohrer 7 auf herkömmliche Weise befestigt ist, zum Beispiel
mittels einer Spannbacke 22, die durch einen Spannring 24 in eine
kegelstumpfförmige Lagerung 23 zurückgedrängt wird.
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Die Gewindebohrer-Spindel 21 umfaßt einen unteren Teil, der ohne
Spielraum im unteren umdrehungszylindrischen Teil des Kanals 19
aufgenommen wird. Dieser untere Teil der Spindel 21 wird begrenzt nach oben
durch eine Schulter, und er verlängert sich nach oben um einen verengten Teil,
der einen kreisförmigen Querschnitt hat, der seinerseits nach oben verlängert
um einen weiter verengten Teil, der einen quadratischen oder einen mit dem
Querschnitt der Einschnürung 20 identischen Querschnitt hat.
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Der Teil mit dem quadratischen Querschnitt der Gewindebohrer-Spindel
21 fängt mit einem gewissen Abstand über der Einschnürung 20 an und
erstreckt sich nach oben bis zum obersten Ende der Leitschraube 17.
Zudem wird eine zylindrische Schraubfeder 26 in dem Kanal 19 um die
Spindel 21 zwischen der Einschnürung 20 des Kanals und der Schulter der
Spindel aufgenommen. Diese Feder 26 drückt die Spindel 21 nach unten,
wobei die Bewegung dieser Spindel nach unten jedoch begrenzt ist, zum
Beispiel mittels eines Anschlags, wie etwa einen Sicherungsbügel 27, der am
oberen Teil der Spindel 21 befestigt ist, und der an eine Schulter anschlägt, die
den oberen Teil der Einschnürung 20 bildet.
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Wenn man das Gewinde in eine Öffnung 28 einer Blechplatte 29 mittels
des soeben beschriebenen Werkzeugs bohren möchte, stellt man die Platte 29
unter eine Öffnung 30 des Gehäuses 3, die gegenüber dem Gewindebohrer 7
angeordnet ist. Die Platte 29 ruht dann in einer Rille 31 der unteren Platte 1 der
Presse, wobei die Öffnung 28 dem Gewindebohrer 7 gegenüberliegt, und eine
Aussparung 32 in der Platte 1 unter der Öffnung 28 angebracht ist.
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Von dieser Position aus wird die Presse betätigt, so daß die obere Platte
2 und die Schraube 8 nach unten bewegt werden.
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So wird die Mutter 9 gedreht, wobei sie ihrerseits die Mutter 15 und die
Leitschraube 17 über den Übersetzungsmechanismus 5 antreibt.
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Angesichts der Tatsache, daß das zweite Ausgangsritzel 12 einen
größeren Durchmesser als das erste Ausgangsritzel 13 aufweist, und daß die
Verzahnung 16 einen größeren Durchmesser als die Verzahnung 18 aufweist,
wird die Leitschraube 17 mit einer größeren Winkelgeschwindigkeit als die
Winkelgeschwindigkeit der Mutter 15 angetrieben, wobei sich die Leitschraube
und die Mutter beide in die konventionelle Schraubrichtung drehen.
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Daraus ergibt sich durch Einschrauben in die Mutter 15 eine Bewegung
der Leitschraube 17 nach unten, wobei die Außenverzahnung 18 der
Leitschraube weiter in das Ritzel 12 eingreift und nicht mit anderen Elementen
im Laufe dieser Bewegung interferiert.
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Folglich erfährt der Gewindebohrer 7 sowohl eine axiale Bewegung nach
unten als auch eine Drehung mit der Axial- und
Winkelbewegungsgeschwindigkeit, so daß der Gewindebohrer sich axial um
eine Steigung bewegt, wenn er sich einmal um sich selbst dreht, so daß das
Gewinde der Öffnung 28 der Blechplatte gebohrt wird.
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Anschließend wird die obere Platte 2 der Presse angehoben, so daß die
Schraube 8 die Mutter 9, den Übersetzungsmechanismus 5, die Mutter 15 und
die Leitschraube 17 in die im Verhältnis zur vorherigen Bewegung
entgegengesetzte Richtung dreht.
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Der Gewindebohrer 7 bewegt sich also nach oben, indem er eine genau
seiner Abstiegsbewegung entgegengesetzte Bewegung verfolgt und sich so
aus der Öffnung 28 löst.
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Zu beachten ist, daß falls ein Zwischenfall während der soeben
beschriebenen Funktion auftritt, falls zum Beispiel die Blechplatte 29 keine
Öffnung 28 hatte, die Gewindebohrer-Spindel 21 dann nach oben in den Kanal
19 gegen den Druck der Feder 26 gleiten kann: dadurch wird eine
Beschädigung des Gewindebohrwerkzeugs vermieden.
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Fig. 3 stellt eine Ausführungsvariante der Leitschraube 17 dar, die
kugelumlaufartig ist, und die zu diesem Zweck einen äußeren Spiralweg 170 für
die Bewegung der Kugeln 171 umfaßt, sowie einen Querverbindungskanal 172,
der einen durchgehenden Umlauf der Kugelreihe 171 ermöglicht.
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Es ist zu beachten, daß die Gewindebohrer-Spindel, die Leitschraube
und die Mutter der Gewindebohrer-Aufnahme koaxial angeordnet sind, wobei
die Gewindebohrer-Spindel im Verhältnis zur Leitschraube festgehalten wird
und diese Leitschraube vom Antriebsmechanismus mit einer im Gegensatz zur
Mutter unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeit gedreht wird, und daß die
Leitschraube vorzugsweise mit einer höheren Winkelgeschwindigkeit als die
Winkelgeschwindigkeit der Mutter gedreht wird.
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Selbstverständlich könnte man mehrere Gewindebohrer-Aufnahmen
vorsehen, wie es schematisch in der Fig. 4 dargestellt ist, wo ein
Gewindebohrwerkzeug dargestellt ist, das zwei Gewindebohrer-Aufnahmen 6,
6' umfaßt. Man könnte ebenso gut mehr als zwei Gewindebohrer-Aufnahmen
vorsehen, wie zum Beispiel drei oder vier, wobei jedes der Ausgangsritzel dann
mit einem eine Innenzahnung umfassenden Zahnkranz verbunden wäre.
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Außerdem ist es natürlich nicht unbedingt notwendig, daß die
Ausgangsritzel 12 und 13 auf derselben Achse 14 angeordnet sind. Ebenfalls
zu beachten ist, daß diese beiden Ritzel durchaus den gleichen Durchmesser
haben könnten, ohne deshalb über den Rahmen der Erfindung hinauszugehen.
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Selbstverständlich beschränkt sich die Erfindung nicht auf die
beispielhaft beschriebenen und dargestellten Ausgestaltungen, sondern sie
umfaßt ebenfalls alle technischen Äquivalente sowie Kombinationen davon.