DE10151582A1

DE10151582A1 - Bohrmaschine

Info

Publication number: DE10151582A1
Application number: DE10151582A
Authority: DE
Inventors: Guenter Horst Roehm
Original assignee: Roehm GmbH Darmstadt
Current assignee: Roehm GmbH Darmstadt
Priority date: 2001-10-23
Filing date: 2001-10-23
Publication date: 2003-04-30
Anticipated expiration: 2021-10-24
Also published as: GB2381226A; DE10151582B4; CN1258422C; JP2003175409A; CZ20023487A3; GB0222087D0; US20030077137A1; CN1413786A; TW568805B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bohrmaschine mit einer in einem Maschinengehäuse drehbar gelagerten, aus dem Maschinengehäuse mit ihrem freien Ende hervorstehenden Bohrspindel (4). In dem freien Ende der Bohrspindel (4) ist in deren Längsrichtung eine Zapfenaufnahme (15) mit nicht-rotationssymmetrischem Querschnitt ausgebildet, wobei in der Aufnahmewandung (17) ein Rastglied (18) gelagert ist, das mittels eines Spindelrings (19) zwischen einer in die Zapfenaufnahme (15) hineinragenden Position und einer aus der Zapfenaufnahme (15) zurückgezogenen Position verstellbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bohrmaschine mit einer in einem Maschinengehäuse drehbar gelagerten, aus dem Maschinengehäuse mit ihrem freien Ende hervorstehenden Bohrspindel.
Derartige Bohrmaschinen sind aus der Praxis seit langem bekannt, wobei die Befestigung eines Bohrfutters an der Bohrspindel in der Regel über eine Gewindeverbindung erfolgt, für die an der Bohrspindel ein Außengewinde ausgebildet ist, mit dem die Bohrspindel in eine Spindelaufnahme des Bohrfutters mit einem Innengewinde eingeschraubt werden kann. Diese Gewindeverbindung ist lösbar und stellt eine axial unverschiebliche Kopplung des Bohrfutters an der Bohrspindel dar; drehfest ist diese Verbindung weiterhin in dem Sinne, daß das Bohrfutter mit einem großen Drehmoment auf die Bohrspindel aufgeschraubt wird, das größer ist als die von der Bohrspindel auf das Bohrfutter zu übertragenden Drehmomente. Bekannt ist eine weitere zusätzliche Sicherung, für die durch einen die Spindelaufnahme mit der Werkzeugaufnahme des Futterkörpers verbindenden Durchgang eine Schraube durchgeführt und in das Stirnende der Bohrspindel eingeschraubt wird.
Im Ergebnis ist zwar das Bohrfutter lösbar mit der Bohrspindel verbunden, es ist aber ein relativ hoher Aufwand erforderlich, um an der Bohrmaschine ein Bohrfutter gegen ein anderes auszutauschen, das zwingend erforderlich ist, um Werkzeuge mit der Bohrmaschine drehend anzutreiben.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Bohrmaschine der eingangs genannten Art so auszubilden, daß auch ohne ein Bohrfutter ein Werkzeug an der Bohrspindel befestigt und ohne Hilfsmittel mit nur geringem Zeitaufwand ausgetauscht werden kann.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung bei einer Bohrmaschine der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß in dem freien Ende der Bohrspindel in deren Längsrichtung eine Zapfenaufnahme mit nicht rotationssymmetrischem Querschnitt ausgebildet ist, und daß in der Aufnahmewandung ein Rastglied gelagert ist, das mittels eines Spindelrings zwischen einer in die Zapfenaufnahme hineinragenden Position und einer aus der Zapfenaufnahme zurückgezogenen Position verstellbar ist.
Bei dieser Bohrmaschine besteht der Vorteil, daß ein Werkzeug unmittelbar durch die Bohrspindel angetrieben werden kann, das dazu lediglich einen korrespondierend zu der Zapfenaufnahmen ausgebildeten Zapfen aufweisen muß, der infolge der nicht-rotationssymmetrischen Querschnittsgestalt die Übertragung eines Drehmoments ermöglicht. Die axiale Sicherung erfolgt dabei über das Rastglied, das klemmend, also über einen Reibschluß, oder über einen Formschluß den Zapfen in der Zapfenaufnahme sichern kann, der dazu dann eine in Umfangsrichtung verlaufende Kehlung aufweist. Der Zapfen kann an einem beliebigen Werkzeug ausgebildet sein, insbesondere auch an einem Bohrfutter, so daß ein im dem Bohrfutter gespanntes Werkzeug nicht zu einem Wechsel ausgespannt werden muß, sondern gemeinsam mit dem Bohrfutter von der Bohrmaschine getrennt werden kann. Dies stellt insbesondere dann einen Vorteil dar, wenn zwischen Werkzeugen mit einem großen Unterschied im Schaftdurchmesser gewechselt werden soll, da bei diesem Fall die dem Bohrfutter zugeordneten Spannbacken nahezu über ihren gesamten Verstellbereich verstellt werden müssen. In diesem Fall ist es einfacher, das Werkzeug gemeinsam mit dem Bohrfutter auszuwechseln, wobei die einfache Wechselbarkeit des Bohrfutters den Einsatzbereich der Bohrmaschine erweitert, da Bohrfutter mit unterschiedlichen Spannbereichen bereitgehalten werden können.
Die radiale Verstellung des Rastgliedes in und aus der Zapfenaufnahme läßt sich besonders einfach erreichen, wenn der Spindelring eine Tasche mit gegenüber der Spindelachse geneigten Taschenwänden für das Rastglied aufweist. Das Rastglied ist dabei auch nach dem Entfernen aus der Zapfenaufnahme in einer Bereitstellung für die erneute Einführung des Zapfens gesichert.
Eine bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß der Spindelring als Hülse gestaltet ist, in der zwischen einer Hülsenschulter und einer Spindelschulter eine Sicherungsfeder angeordnet ist, die die Hülse in einer die Tasche von dem Rastglied wegführenden Richtung beaufschlagt. Durch diese mit der Sicherungsfeder zusammenwirkende Hülse ist gewährleistet, daß das Rastglied während des Einsatzes der Bohrmaschine in die Zapfenaufnahme verstellt bleibt, während für einen Wechsel in einfacher Weise die Hülse lediglich derart in axialer Richtung gegen die Kraft der Feder verstellt werden muß, daß das Rastglied in die Tasche eintreten kann.
Um die Trennung des Werkzeugs von der Bohrspindel zu erleichtern, ist in der Zapfenaufnahme ein von der Kraft einer Feder beaufschlagter Auswerfer angeordnet.
Die axiale Sicherung des Auswerfers in der Zapfenaufnahme läßt sich in einfacher Weise dadurch bewirken, daß in der Aufnahmewandung ein die axiale Lage des Auswerfers sicherndes Sicherungsglied verstellbar gelagert ist. Am Auswerfer ist eine in Umfangsrichtung verlaufende Auswerferkehlung und am Spindelring eine Sicherungsgliedtasche ausgebildet und derart platziert, daß zugleich das Rastglied in die Tasche und das Sicherungsglied in die Sicherungsgliedtasche eintreten können.
Eine ganz besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrspindel zweiteilig mit einer ein Gewinde aufweisenden Maschinenspindel und einem Spindeladapter gebildet ist, in dem einenends eine Gewindeaufnahme und anderenends die Zapfenaufnahme ausgebildet ist. Bei dieser Ausführungsform ist es möglich, auch Bohrmaschinen für die unmittelbare Halterung eines Werkzeuges zu nutzen, bei denen zur Kopplung mit konventionellen Bohrfuttern lediglich ein Gewinde am Spindelende ausgebildet ist, das genutzt wird, um anstatt eines konventionellen Bohrfutters den Spindeladapter zu befestigen, der die für die erfindungsgemäße Bohrmaschine notwendigen Eigenschaften bereitstellt.
Für eine sichere und gleichmäßigere Kraftübertragung ist das Rastglied und/oder das Sicherungsglied mehrfach vorgesehen.
Zweckmäßigerweise hat die Zapfenaufnahme eine mehreckige, vorzugsweise zu einem Sechskant korrespondierende Gestalt, da aufgrund der weiten Verbreitung derartig gestalteter Werkzeuge diese auch anstatt eines Bohrfutters unmittelbar mit der Bohrspindel gekoppelt werden können.
Durch die nicht-rotationssymmetrische Querschnittsgestalt der Zapfenaufnahme ist es schwierig, eine genaue gegenseitige Ausrichtung von dem Werkzeug und der Bohrspindel zu erreichen, so daß die Rundlaufeigenschaften beeinträchtigt werden können. Um eine derartige Beeinträchtigung zu vermeiden, ist weiterhin vorgesehen, daß an der Bohrspindel eine kreisrunde, koaxial zur Spindelachse liegende Paßfläche ausgebildet ist, die eine genaue und leicht reproduzierbare Ausrichtung des Werkzeugs durch Vorgabe einer Führungsfläche ermöglicht. Diese Ausrichtung läßt sich in besonders einfacher Weise ohne weitere Maßnahmen beim Zusammenstecken dadurch erreichen, daß in der Zapfenaufnahme an der Aufnahmewandung die Paßfläche ausgebildet ist. Als Alternative zu einer derartigen Innenzentrierung besteht gleichfalls die Möglichkeit, eine Außenzentrierung zu bewirken, indem die Paßfläche am Außenumfang der Bohrspindel angeordnet ist.
Zur korrekten Ausrichtung von dem Werkzeug und der Bohrspindel in axialer Richtung ist an der Bohrspindel eine radial verlaufende Planfläche ausgebildet, wobei zweckmäßigerweise an der Stirnseite des freien Endes der Bohrspindel die radial verlaufende Planfläche ausgebildet ist.
Im folgenden wird die Erfindung an in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert; es zeigen:
Fig. 1 eine Bohrmaschine mit einem in der Zapfenaufnahme der Bohrspindel über einen Zapfen befestigten Bohrfutter, teilweise in einem Axialschnitt dargestellt,
Fig. 2 die Bohrmaschine aus Fig. 1 mit dem von der Bohrspindel getrennten Bohrfutter,
Fig. 3 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung einer weiteren Ausführungsform im gespannten Zustand mit einem in der Zapfenaufnahme angeordneten Auswerfer,
Fig. 4 die Bohrmaschine aus Fig. 3 im gelösten Zustand,
Fig. 5 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung einer Bohrmaschine mit der Plananlage der Bohrspindel an dem Zapfen des Futterkörpers,
Fig. 6 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung einer Bohrmaschine mit einem Spindeladapter,
Fig. 7 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung einer nochmals anderen Ausführungsform mit einem Spindeladapter, gezeigt im gespannten Zustand, und
Fig. 8 die Bohrmaschine aus Fig. 7 im gelösten Zustand.
In der Fig. 1 ist eine Bohrmaschine 2 als Teil einer Bohrvorrichtung 1 gezeigt, die aus der Bohrmaschine 2 sowie einem Bohrfutter 3 besteht, wobei zur besseren Übersicht von der Bohrmaschine 2 lediglich die zur Erläuterung der Erfindung erforderliche Bohrspindel 4 dargestellt ist. Das Bohrfutter 3 umfaßt einen Futterkörper 5, in dem geneigt zur Futterachse 6 verlaufende Führungsaufnahmen 7 für Spannbacken 8 ausgebildet sind, die in Längsrichtung der Führungsaufnahmen 7 dadurch verstellt werden können, daß die Spannbacken 8 mit einer auf ihrer radial außenliegenden Seite angeordneten Zahnreihe 9 in das Spanngewinde eines Gewinderinges 10 eingreifen, der drehbar und axial unverschiebbar am Futterkörper 5gelagert ist. Die Verdrehung des Gewinderinges 10 wird erreicht durch eine Spannhülse 11, die mit dem Gewindering 10 gekoppelt ist, wobei in dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel die Kopplung mittelbar über eine Zwischenhülse 12 erfolgt, die Teil einer aus dem Stand der Technik bekannten, und hier nicht weiter zu erläuternden Verriegelungsvorrichtung 13 ist.
Der Futterkörper 5 des Bohrfutters 3 kann lösbar, drehfest und axial unverschiebbar mit der Bohrspindel 4 der Bohrmaschine 2 gekoppelt werden, wozu am Futterkörper 5 auf der der Bohrspindel 4 zugewandten Seite ein Zapfen 14 mit nicht rotationssymmetrischem Querschnitt angeordnet ist, der in eine in der Bohrspindel 4 ausgebildete Zapfenaufnahme 15 mit einem zu dem Zapfen 14 korrespondierenden Querschnitt eingeführt werden kann. Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Zapfen 14 als Mehrkant, nämlich als Sechskant geformt. Zu beachten ist, daß statt des nur beispielhaft gezeigten Bohrfutters 3 auch ein Werkzeugschaft unmittelbar an der Bohrspindel 4 befestigt werden kann, der dazu nur den Zapfen 14 aufweisen muß, der bei sogenannten Bits in der Regel zur Nutzung zur Verfügung steht.
Der Zapfen 14 verfügt weiterhin über eine in Umfangsrichtung verlaufende Kehlung 16, die zur axialen Sicherung des Bohrfutters 3 mit einem in der Aufnahmewandung 17 gelagerten Rastglied 18 zusammenwirkt, das mehrfach vorgesehen ist. Das Rastglied 18 kann mittels eines Spindelringes 19 zwischen einer in die Zapfenaufnahme 15 und in die Kehlung 16 hineinragenden Position und ein aus der Zapfenaufnahme 15 zurückgezogenen Position verstellt werden, so daß im Zusammenwirken des nicht rotationssymmetrischen Zapfens 14 mit der Zapfenaufnahme 15 die Drehmomentübertragung von der Bohrspindel 4 auf das Bohrfutter 3 sichergestellt ist, das axial gegenüber der Bohrspindel durch das in die Kehlung 16 eingreifende Rastglied 18 fixiert ist. Die Trennung des Bohrfutters 3 von der Bohrspindel 4 kann in einfacher Weise dadurch erreicht werden, daß der Spindelring 19 auf der Bohrspindel 4 in axialer Richtung gegen die Kraft einer an einer Spindelschulter 20 abgestützten Sicherungsfeder 21 verstellt wird, wodurch die Rastglieder 18 in in dem Spindelring 19 ausgebildeten Taschen 22 mit geneigten Taschenwänden eintreten können und so die Kehlung 16 des Zapfens 14 verlassen und das Bohrfutter 3 freigeben. Der Spindelring 19 ist als Hülse 23 gestaltet, in der zwischen einer Hülsenschulter 24 und der Spindelschulter 20 die Sicherungsfeder 21 angeordnet ist. Zur Erleichterung der Trennung des Bohrfutters 3 von der Bohrspindel 4 ist in der Zapfenaufnahme 15 ein von der Kraft einer Feder 26 beaufschlagter Auswerfer 25 angeordnet, der in dem in die Zapfenaufnahme eingesetzten Zapfen zur Anlage kommt (Fig. 3, 4).
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform, bei der eine an der Spannhülse 11 gelagerte Griffhülse 27 vorhanden ist, die sich an der Spannhülse 11 durch die Kraft einer Feder 38 abstützt und an der Hülse 23 der Bohrspindel 4 anliegt, so daß die Verstellung der Hülse 23 auch durch die Griffhülse 27 bewirkt werden kann.
An der Bohrspindel 4 ist eine kreisrunde, koaxial zur Spindelachse 28 liegende Paßfläche 29 und an dem Bohrfutter 3 eine kreisrunde, koaxial zur Futterachse 6liegende, zur Zusammenwirkung mit der Paßfläche 29 vorgesehene Zentrierfläche 30 ausgebildet, die bei den gezeigten Ausführungsbeispielen dem Zapfen 14 zugeordnet ist, während die Paßfläche 15 sich in der Zapfenaufnahme befindet. Bei der in Fig. 1 gezeigten Bohrvorrichtung 2 ist die Paßfläche 29 am Außenumfang der Bohrspindel 4 angeordnet und am Futterkörper 5 ein Ringbund 31 mit der an dessen Innenumfangsfläche ausgebildeten Zentrierfläche 30 ausgebildet, so daß eine Außenzentrierung des Futterkörpers 5 an der Bohrspindel 4 erfolgt. Demgegenüber ist bei dem Ausführungsbeispiel aus den Fig. 3 und 4 eine doppelte Innenzentrierung gegeben mit einer Zentrierfläche 30 an der Basis des Zapfens 14 und einer an dessen axial freiem Ende sowie Paßflächen 29, die an den beiden Enden der Zapfenaufnahme 15 angeordnet sind.
An der Bohrspindel 4 und dem Futterkörper 5 sind zur gegenseitigen Anlage bestimmte Planflächen 32 ausgebildet, die entweder an der Stirnseite des Zapfens 14 und am Boden der Zapfenaufnahme 15 ausgebildet sind (Fig. 5) oder an der Stirnseite der Bohrspindel 4 und an der Basis des Zapfens 14 (Fig. 1).
In Fig. 6 ist zu erkennen, daß in der Aufnahmewandung 17 der Zapfenaufnahme 15 ein die axiale Lage des Auswerfers 25 sicherndes Sicherungsglied 33 verstellbar gelagert ist, das mit einer am Auswerfer 25 in Umfangsrichtung verlaufenden Auswerferkehlung 34 zusammenwirkt. An dem als Hülse 23 ausgebildeten Spindelring 19 ist eine Sicherungsgliedtasche 35 ausgebildet und derart plaziert, daß zugleich das Rastglied 18 in die Tasche 22 und das Sicherungsglied 33in die Sicherungsgliedtasche 35 eintreten können. Fig. 6 zeigt weiterhin eine Ausführungsform, bei der die Bohrspindel 4 zweiteilig mit einer ein Gewinde aufweisenden Maschinenspindel 36 und einem Spindeladapter 37 gebildet ist, in dem einenends eine Gewindeaufnahme 39 und anderenends die Zapfenaufnahme 15 ausgebildet ist.
Anhand der Fig. 6 soll nunmehr kurz auch der Wechsel des Bohrfutters 3 geschildert werden. Dazu wird mit einer Hand das Bohrfutter 3 an der Spannhülse 11 ergriffen und die Hülse 23 auf der Bohrspindel 4 in axialer Richtung verstellt, so daß die Taschen 22 sowie die Sicherungsgliedtaschen 35 gegenüberliegend zum Rastglied 18 sowie zum Sicherungsglied 33 zu liegen kommen. Durch die Feder 26 wird der Auswerfer 25 in Richtung des Futterkörpers 5 verstellt, der durch seine Auswerferkehlung 34 die Sicherungsglieder 33 in die Sicherungsgliedtaschen 35 verschiebt, wobei zugleich auch die Rastglieder 18 in die Taschen 22 infolge der axial nach vorne gerichteten Bewegung des Zapfens 14 verschoben werden. Das Bohrfutter 3 kann nun in einfacher Weise von der Bohrspindel 4 getrennt werden, indem der Zapfen 14 vollständig aus der Zapfenaufnahme 15 entfernt wird. Ein erneutes Koppeln des Bohrfutters 3 an der Bohrspindel 4 erfolgt in sinngemäß umgekehrter Weise.

Claims

1. Bohrmaschine mit einer in einem Maschinengehäuse drehbar gelagerten, aus dem Maschinengehäuse mit ihrem freien Ende hervorstehenden Bohrspindel (4), dadurch gekennzeichnet, daß in dem freien Ende der Bohrspindel (4) in deren Längsrichtung eine Zapfenaufnahme (15) mit nicht-rotationssymmetrischen Querschnitt ausgebildet ist, und daß in der Aufnahmewandung (17) ein Rastglied (18) gelagert ist, das mittels eines Spindelrings (19) zwischen einer in die Zapfenaufnahme (15) hineinragenden Position und einer aus der Zapfenaufnahme (15) zurückgezogenen Position verstellbar ist.

2. Bohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spindelring (19) eine Tasche (22) mit gegenüber der Spindelachse (28) geneigten Taschenwänden für das Rastglied (18) aufweist.

3. Bohrmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spindelring (19) als Hülse (23) gestaltet ist, in der zwischen einer Hülsenschulter (24) und einer Spindelschulter (20) eine Sicherungsfeder (21) angeordnet ist, die die Hülse (23) in einer die Tasche (22) von dem Rastglied (18) wegführenden Richtung beaufschlagt.

4. Bohrmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zapfenaufnahme (15) ein von der Kraft einer Feder (26) beaufschlagter Auswerfer (25) angeordnet ist.

5. Bohrmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Aufnahmewandung (17) ein die axiale Lage des Auswerfers (25) sicherndes Sicherungsglied (33) verstellbar gelagert ist.

6. Bohrmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Auswerfer (25) eine in Umfangsrichtung verlaufende Auswerferkehlung (34) und am Spindelring (19) eine Sicherungsgliedtasche (35) ausgebildet und derart platziert ist, daß zugleich das Rastglied (18) in die Tasche und das Sicherungsglied (33) in die Sicherungsgliedtasche (35) eintreten können.

7. Bohrmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrspindel (4) zweiteilig mit einer ein Gewinde aufweisenden Maschinenspindel (36) und einem Spindeladapter (37) gebildet ist, in dem einenends eine Gewindeaufnahme (39) und anderenends die Zapfenaufnahme (15) ausgebildet ist.

8. Bohrmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Rastglied (18) und/oder das Sicherungsglied (33) mehrfach vorgesehen ist.

9. Bohrmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfenaufnahme (15) eine im Querschnitt eckige, vorzugsweise zu einem Sechskant korrespondierende Gestalt hat.

10. Bohrmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß an der Bohrspindel (4) eine kreisrunde, koaxial zur Spindelachse (28) liegende Paßfläche (29) ausgebildet ist.

11. Bohrmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zapfenaufnahme (15) an der Aufnahmewandung (17) die Paßfläche (29) ausgebildet ist.

12. Bohrmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Paßfläche (29) am Außenumfang der Bohrspindel (4) angeordnet ist.

13. Bohrmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß an der Bohrspindel (4) eine radial verlaufende Planfläche (32) ausgebildet ist.

14. Bohrmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Planfläche (32) an der Stirnseite des freien Endes der Bohrspindel (4) ausgebildet ist.