DE102004052211B4

DE102004052211B4 - Bohrstange zur Bearbeitung hintereinander liegender Stege

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Publication number: DE102004052211B4
Application number: DE200410052211
Authority: DE
Original assignee: Mapal Fabrik fuer Praezisionswerkzeuge Dr Kress KG
Current assignee: Mapal Fabrik fuer Praezisionswerkzeuge Dr Kress KG
Priority date: 2004-10-18
Filing date: 2004-10-18
Publication date: 2008-07-17
Anticipated expiration: 2024-10-19
Also published as: DE102004052211A1

Abstract

Bohrstange zur Bearbeitung hintereinanderliegender Stege (9), mit mindestens zwei in einem – in Richtung der Mittelachse (17) der Bohrstange (1) gemessenen – Abstand (aS) zueinander angeordneten geometrisch bestimmten Schneiden (7/1 bis 7/7), mit einer Einstellvorrichtung (19) zur radialen Einstellung der Schneiden (7/1 bis 7/7), mit einer Betätigungseinrichtung (21), die eine in Richtung der Mittelachse (17) verlagerbare Zugstange (25) aufweist, für die Einstellvorrichtung (19), mit einer die Betätigungskräfte der Betätigungseinrichtung (21) auf die Einstellvorrichtung (19) übertragende Kopplungseinrichtung (37), dadurch gekennzeichnet, dass mit der Zugstange (25) die Schneiden (7/1 bis 7/7) unabhängig voneinander einstellbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bohrstange zur Bearbeitung hintereinander liegender Stege gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bohrstangen der hier angesprochenen Art sind bekannt ( DE 19540374 C2 ). Sie dienen beispielsweise dazu, die Lagerstellen für eine Nocken- oder Kurbelwelle eines Kraftfahrzeugmotors zu bearbeiten. Dazu weisen die Bohrstangen mindestens zwei in einem Abstand zueinander angeordnete Schneiden auf, die geometrisch bestimmt sind und dazu dienen, die Stege einer spanenden Bearbeitung zu unterwerfen. Der Abstand der Schneiden zueinander ist in Richtung der Mittelachse der Bohrstange gemessen. Bei der Bearbeitung der Stege tritt ein Verschleiß der Schneiden auf. Um diesen ausgleichen zu können, sind bei Bohrstangen der hier angesprochenen Art Einstellvorrichtungen vorgesehen, die die radiale Stellung der Schneiden beeinflusst und damit einen Ausgleich des Verschleißes ermöglicht. Zur Betätigung der Einstellvorrichtungen ist in der Regel eine Betätigungseinrichtung vorgesehen, die eine Zugstange umfasst. Diese wird im Inneren des Grundkörpers der Bohrstange in Richtung der Mittelachse verlagert und/oder gedreht, um die Einstellvorrichtung zu betätigen. Um die Betätigungskräfte auf die Einstellvorrichtungen zu übertragen, sind Kupplungseinrichtungen vorgese hen. Beispielsweise sind Betätigungseinrichtungen bekannter Bohrstangen so ausgelegt, dass bei einer Drehung der Zugstange in einer Richtung eine radial nach außen gerichtete Bewegung der Schneiden erfolgt, um einen Verschleiß ausgleichen zu können. Es hat sich als nachteilig erwiesen, dass bei derartigen Bohrstangen alle Schneiden gleichzeitig nachgestellt werden. Es ist aber sehr wohl möglich, dass einzelne Schneiden einem schnelleren Verschleiß unterliegen als andere und bei einer Nachstellung der Schneiden ungleiche Bohrungsdurchmesser im Bereich der Stege entstehen, weil alle Schneiden nur um ein gleiches Maß nachstellbar sind.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Bohrstange zu schaffen, die diesen Nachteil vermeidet.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Bohrstange vorgeschlagen, die die in Anspruch 1 genannten Merkmale aufweist. Sie zeichnet sich dadurch aus, dass eine Kopplungseinrichtung so ausgelegt ist, dass jeweils nur eine einzige Einstellvorrichtung einer Schneide aktiviert wird. Es ist damit möglich, gezielt einzelne Schneiden einer Bohrstange bei einem Verschleiß radial nachzustellen, während die Einstellung anderer Schneiden unbeeinflusst bleibt.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Betätigungseinrichtung mindestens einen Antrieb aufweist, der elektrisch und/oder hydraulisch und/oder pneumatisch sein kann. Der Antrieb wirkt über eine Kopplungseinrichtung auf die Schneiden. Dabei ist die Art des Antriebs frei wählbar und kann auf die räumlichen Gegebenheiten innerhalb der Bohrstange abgestimmt werden.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Betätigungseinrichtung separate Antriebe aufweist, die jeweils einer Schneide zuordenbar sind. Insbesondere bei elektrischen Antrieben ist dabei die separate und gezielte Ansteuerung der Einstellungseinrichtung einer Schneide leicht möglich.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Kopplungseinrichtung integraler Bestandteil der Einstellvorrichtung und/oder der Betätigungseinrichtung ist. Damit wird praktisch eine direkte Kopplung zwischen Einstellvorrichtung und Betätigungseinrichtung realisiert.
Besonders bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel einer Bohrstange, das sich dadurch auszeichnet, dass die Betätigungseinrichtung eine Zugstange aufweist. Der Einsatz von Zugstangen in Zusammenhang mit Werkzeugen der hier angesprochenen Art ist bekannt. Es kann also auf bekanntes Know-how zurückgegriffen werden.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der Einstellvorrichtung ein erstes Kopplungselement der Kopplungseinrichtung und der Betätigungseinrichtung ein zweites Kopplungselement der Kopplungseinrichtung zuordenbar ist. Es ist also möglich, die Kopplungseinrichtung mit unterschiedlichen Kopplungseinrichtungen auszubilden, um für unterschiedliche Ausgestaltungen von Bohrstangen geeignete Kopplungselemente zu realisieren, wobei mechanische Kopplungen durch Reib- oder Formschluss aber auch magnetische Kopplungen realisierbar sind.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass einerseits der Einstellvorrichtung und andererseits der Zugstange Kopplungselemente zugeordnet sind, die bei einer Axialbewegung der Zugstange miteinander in Eingriff treten. Wird also die Zugstange axial verlagert, also in Richtung der Mittelachse der Bohrstange, treten die Kopplungselemente der Einstellvorrichtung und der Betätigungseinrichtung einer Schneide miteinander in Eingriff. In dieser Funktionsstellung können Kräfte, insbesondere Drehmomente von der Betätigungs- auf die Einstellvorrichtung übertragen werden. Bei einer weiteren Axialbewegung der Zugstange werden diese Einstell vorrichtung und diese Betätigungseinrichtung wieder entkoppelt und eine weitere Betätigungseinrichtung mit einer Einstellvorrichtung gekoppelt. Damit ist es möglich, eine weitere Schneide einzustellen. Bei einer Bohrstange dieser Ausführungsform ist es möglich, die in einem axialen Abstand zueinander liegenden Schneiden unabhängig voneinander und separat radial exakt einzustellen und damit einen Verschleiß auszugleichen.
Bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel einer Bohrstange, das sich dadurch auszeichnet, dass die Anzahl der zweiten Kopplungselemente an der Zugstange und die Anzahl der ersten Kopplungselemente, die den Einstellvorrichtungen der Schneiden zugeordnet sind, gleich ist. Es ist also nicht mehr erforderlich, das der Zugstange zugeordnete Kopplungselement über die gesamte Länge der Bohrstange zu bewegen, um alle Einstellvorrichtungen der Schneiden zu erreichen. Vielmehr ist jeder Schneide beziehungsweise deren Einstellvorrichtung ein eigenes Kopplungselement zugeordnet, so dass der axiale Verstellweg der Zugstange wesentlich kürzer ist. Dazu ist der Abstand zweier aufeinander folgender Kopplungselemente an der Zugstange größer als der Abstand der Schneiden.
Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Prinzipskizze einer Bohrstange in Seitenansicht;
2 eine vergrößerte Darstellung eines Bereichs der Bohrstange mit einer Schneide;
3 einen Querschnitt durch die Bohrstange im Bereich einer Einstellvorrichtung der Schneide und
4 einen drei Schneiden umfassenden Ausschnitt der Bohrstange gemäß 1.
1 zeigt eine Bohrstange 1 mit einem Anschlussflansch 3 zur Kopplung mit einer Werkzeugmaschine, die die Bohrstange 1 in der Regel in Rotation versetzt. Grundsätzlich ist es auch möglich, die Bohrstange 1 festzuhalten und das zu bearbeitende Werkstück in Rotation zu versetzen.
Die Bohrstange 1 weist einen Grundkörper 5 auf, in den mindestens zwei, hier sieben Schneiden 7/1 bis 7/7 eingesetzt sind. Die Bohrstange 1 ist links abgebrochen, um anzudeuten, dass auch noch mehr Schneiden vorgesehen sein könnten. Bohrstangen der hier angesprochenen Art weisen mindestens zwei Schneiden auf und dienen dazu, Stege 9 zu bearbeiten, wie sie beispielsweise zur Lagerung von Kurbel- beziehungsweise Nockenwellen vorgesehen sind. Die Stege sind alle identisch aufgebaut.
Die Schneiden 7/1 bis 7/7 sind jeweils Teil einer Messerplatte 11, die in eine geeignete Halterung, beispielsweise einen Klemmhalter 13 eingesetzt sind. Die Messerplatte 11 ist so befestigt, dass sie über die Umfangsfläche 15 des Grundkörpers 5 der Bohrstange 1 hinausragt.
Die Messerplatten 7/1 bis 7/7 sind – in Richtung der Mittelachse 17 der Bohrstange 1 gemessen – in einem Abstand zueinander angeordnet, der dem Abstand der Stege 9 entspricht. Auf diese Weise können alle Stege 9 gleichzeitig bearbeitet werden.
Bei einem Verschleiß der geometrisch definierten Schneiden 7/1 bis 7/7 der Messerplatten 11 kann der radiale Überstand der Schneide über die Umfangsfläche 15 mittels einer Einstellvorrichtung 19 nachjustiert werden, die über eine Betätigungseinrichtung 21 aktivierbar ist. Wesentlich ist, dass die Bohrstange 1 so ausgelegt ist, dass jede der Schneiden 7/1 bis 7/7 unabhängig voneinander einstellbar ist. Damit kann bei unterschiedlichem Verschleiß der Schneiden einer Bohrstange individuell eine der Schneiden nachjustiert werden, während die anderen noch unverändert bleiben. Jeder der Messerplatten 11 beziehungsweise Schneiden 7/1 bis 7/7 sind eine Einstellvorrichtung 19 und eine Betätigungseinrichtung 21 zugeordnet, so dass hier nur auf die der Schneide 7/1 der Messerplatte 11 zugeordneten Elemente eingegangen wird.
Die Betätigungseinrichtung 21 weist eine in einem durchgehenden Hohlraum 23 der Bohrstange 1 eingebrachte Zugstange 25 auf, über die die Einstellvorrichtung 19 aktivierbar ist. Die Einstellvorrichtung 19 weist ein Schneckenrad 27 auf, das mit einem Einstellkeil 29 zusammenwirkt. Dieser ist so angeordnet, dass er bei einer durch das Schneckenrad 27 bewirkten Axialbewegung in Richtung der Mittelachse 17 mit Hilfe einer Keilfläche den Klemmhalter 13 mit der Messerplatte 11 mehr oder weniger weit radial nach außen auslenkt, so dass die zugehörige Schneide, hier also die Schneide 7/1, mehr oder weniger weit über die Umfangsfläche 15 der Bohrstange 1 hinausragt.
Es sei hier noch ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Einstellvorrichtung hier nur beispielhaft ein Schneckenrad 27 und einen Einstellkeil 29 aufweist, der in Richtung der Mittelachse 17 beweglich ist.
Denkbar sind auch andere Realisierungen einer derartigen Einstellvorrichtung:
Um die Schneiden 7/1 bis 7/7 einer Bohrstange 1 unabhängig voneinander einstellen zu können, ist es möglich, einen elektrischen, hydraulischen oder pneumatischen Antrieb einzusetzen oder Kombinationsantriebe, um eine Betätigungseinrichtung 21 zu realisieren. Die Antriebskraft kann dann über die Kopplungseinrichtung 37 gezielt der Einstellvorrichtung 19 der Schneiden 7/1 bis 7/7 zugeführt werden. Damit können dann also einzelne der Schneiden justiert werden.
Denkbar ist es aber auch, die Betätigungseinrichtung 21 so auszulegen, dass diese separate Antriebe aufweist, die jeweils einer der Schneiden 7/1 bis 7/7 zugeordnet sind. In diesem Fall sind also den Schneiden 7/1 bis 7/7 einer Bohrstange 1 eigene Antriebe zugeordnet, die auf die Einstellvorrichtung 19 wirken.
Im Folgenden wird weiter auf das in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel der Bohrstange 1 eingegangen, bei der die Betätigungseinrichtung eine Zugstange 25 aufweist, die vorzugsweise in Richtung der Mittelachse 17 verlagerbar ist.
Zur Bearbeitung der Stege 9 wird die Bohrstange 1 wie üblich eingesetzt: sie wird zunächst gegenüber der Mittelachse 17, die bei der Bearbeitung eines Werkstücks auch die Drehachse der Bohrstange ist, nach unten verlagert und in die konzentrischen Öffnungen der Stege 9 eingefahren. Dabei können die über die Umfangsfläche 15 der Bohrstange 1 hinausragenden Schneiden 7/1 bis 7/7 nicht beschädigt werden. Dann wird die Bohrstange 1 nach oben verlagert, so dass deren Mittelachse 17 mit der Mittelachse der Stege 9 zu sammenfällt und zwar so, dass, wie in 1 dargestellt, die Schneiden neben den zu bearbeitenden Stegen liegen. Nun kann die Bohrstange 1 in Rotation versetzt und axial verlagert werden, so dass die Schneiden die Innenfläche der Stege bearbeiten. Je nach Auslegung der Schneiden findet eine Bearbeitung der Stege bei einer Verlagerung der Bohrstange 1 nach rechts oder links statt.
2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der in 1 wiedergegebenen Bohrstange 1, beispielhaft die Schneide 7/1 der Messerplatte 11. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugsziffern versehen, so dass insofern auf die Beschreibung zu 1 verwiesen wird.
Durch die Vergrößerung werden die Teile der Bohrstange 1 deutlicher erkennbar, sodass auf diese näher eingegangen wird:
Die der Betätigungseinrichtung 21 zugeordnete Zugstange 25 durchdringt das Schneckenrad 27 der Einstellvorrichtung 19. Dieses ist auf seiner Außenseite mit einem Außengewinde 31 versehen, das mit einer auf der Unterseite des Einstellkeils 29 vorgesehenen Gewindefläche 33 zusammenwirkt. Eine Drehbewegung des Schneckenrads 27 wird also in eine Axialbewegung des Einstellkeils 29 umgesetzt. An der dem Betrachter zugewandten Außenfläche des Einstellkeils 29 ist eine Führungseinrichtung 35 vorgesehen, auf die unten anhand von 3 näher eingegangen wird.
Zwischen der Betätigungseinrichtung 21 und der Einstellvorrichtung 19 ist eine Kopplungseinrichtung 37 vorgesehen, die dazu dient, von der Betätigungseinrichtung 21 aufgebrachte Kräfte, hier ein Drehmoment, auf die Einstellvorrichtung 19 zu übertragen. Die Kopplungseinrichtung 37 weist ein erstes der Einstellvorrichtung zugeordnetes Kopplungselement auf, das als in die Innenfläche des Schne ckenrads 27 eingebrachte Nut 39 realisiert ist, und ein als Eingriffselement wirkendes zweites Kopplungselement, das als in die Umfangsfläche der Zugstange 23 eingesetzte Passfeder 41 realisiert ist. Die Kopplungselemente sind relativ zueinander verlagerbar. Dabei können die Kopplungselemente aus einer Entkopplungsposition, in der keine Kräfte von der Betätigungseinrichtung 21 auf die Einstellvorrichtung 19 übertragen werden, in eine Kopplungsposition gebracht werden, in der eine Kraftübertragung zwischen Betätigungseinrichtung 21 und Einstellvorrichtung 19 erfolgt.
Bei dem hier erläuterten Ausführungsbeispiel erfolgt die Kraftübertragung durch einen Formschluss zwischen einer Nut 39 und einem als Passfeder 41 ausgebildeten und als Eingriffselement wirkenden zweiten Kopplungselement. Denkbar ist es aber sehr wohl auch, eine magnetische Kopplung zu realisieren, die einerseits ferromagnetisches Material und andererseits einen Magneten aufweist. Dieser kann durch Verlagerung der hier beschriebenen Zugstange so verlagert werden, dass er mit dem ferromagnetischen Material zusammenwirkt. Es ist aber auch denkbar, einen Elektromagneten vorzusehen, der bei Bedarf ein- und ausschaltbar ist. In diesem Fall ist es denkbar, eine allen Schneiden gemeinsame Betätigungseinrichtung 21 vorzusehen und die von dieser aufgebrachten Kräfte selektiv durch Ansteuerung eines Elektromagneten auf einzelne Einstellvorrichtungen 19 einer Schneide zuzuführen.
Bei einem derartigen Ausführungsbeispiel kann beispielsweise eine im Betrieb der Bohrstange 1 rotierende Zugstange 25 verwendet werden, deren Drehmoment gezielt auf einzelne Schneckenräder 27 übertragen wird, indem eine Kopplungseinrichtung 37 einer Schneide unabhängig von den Kopplungseinrichtungen anderer Schneiden aktiviert wird und damit die Einstellvorrichtung 19 den radialen Überstand dieser Schneide gegenüber der Mittelachse 17 einer Bohrstange 1 verändert.
Im Folgenden wird das in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel näher erläutert.
Die Nut 39 in der Innenfläche des Schneckenrads 27 erstreckt sich nicht über die gesamte Breite des Schneckenrads 27, sondern ist bei diesem Ausführungsbeispiel lediglich so lang ausgebildet, dass deren Länge ln – in Richtung der Mittelachse 17 gemessenen – Länge lp der Passfeder 41 entspricht.
Links von der Nut 39 ist in die Innenfläche des Schneckenrads 27 eine umlaufende Ringnut 43 eingebracht, deren von der Umfangsfläche der Zugstange 25 aus gemessene Tiefe der Höhe entspricht, die die Passfeder 41 über die Umfangsfläche der Zugstange 25 hinausragt.
Die Messerplatte 11 mit der geometrisch definierten Schneide 7/1 ist in den Klemmhalter 13 eingesetzt, der seinerseits in einer in den Grundkörper 5 der Bohrstange eingebrachten Nut 45 untergebracht ist. Aus der schematischen Darstellung gemäß 2 ist ersichtlich, dass der Klemmhalter 13 als Biegeklemmhalter ausgebildet ist, dessen linkes Ende 47 fest mit dem Grundkörper 5 verbunden ist, das über einen Schwächungsbereich 49 in ein bewegliches freies Ende 51 des Klemmhalters 13 übergeht. Die Messerplatte 11 ist in dem jenseits des Schwächungsbereichs 49 liegenden Abschnitt 53 des Klemmhalters 13 angebracht, auf den auch die Einstellvorrichtung 19 wirkt. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist zwischen diesem Abschnitt 53 und dem Einstellkeil 29 eine Kugel 55 vorgese hen, die von einem radial einstellbaren Kugelsitz 57 aufgenommen wird. Mittels des Kugelsitzes 57 kann die radiale Position der Schneide 7/1 gegenüber der Mittelachse 17 eingestellt werden. Mit Hilfe des Einstellkeils 29 wird deren radiale Position bei einem Verschleiß nachgestellt. Der Kugelsitz 57 dient also der Grundeinstellung der Schneide 7/1.
Die Zugstange 25 der Betätigungseinrichtung 21 ist, wie durch einen Doppelpfeil 59 angedeutet, in Richtung der Mittelachse 17 nach rechts und links verlagerbar. Damit wird auch das zweiten Kopplungselement, nämlich die Passfeder 41 der Kopplungseinrichtung 37, in axialer Richtung, also in Richtung der Mittelachse 17, hin und her bewegt.
Bei der Darstellung gemäß 2 befindet sich die Passfeder 41 unmittelbar an der rechten Seitenfläche 59 des Schneckenrads 27. Sie greift also nicht in das erste Kopplungselement 39 der Kopplungseinrichtung 37 ein. Damit ist hier eine Entkopplungsposition gegeben.
Wird die Zugstange 25 in Richtung der Mittelachse 17 axial nach links verlagert, greift die Passfeder 41 in die Nut 39 des Schneckenrads 27 ein, so dass nun die Betätigungseinrichtung 21 und die Einstellvorrichtung 19 gekoppelt sind und eine Kopplungsposition gegeben ist. Bei einer nun erfolgenden Rotationsbewegung der Zugstange 25 dreht sich auch das Schneckenrad 27, so dass dessen Außengewinde 31 mit der Gewindefläche 33 des Einstellkeils 29 zusammenwirkt und dieser parallel zur Mittelachse 17 verlagert wird. Bei einer Drehrichtung des Schneckenrads 27 in einer ersten Richtung wird der Einstellkeil 29 von links nach rechts bewegt, so dass dessen der Mittelachse 17 abgewandte Keilfläche 61 die Kugel 55 und damit den Abschnitt 53 des Klemmhalters 13 radial nach außen drückt. Damit wird auch die Schneide 7/1 radial nach außen bewegt und ein Verschleiß derselben ausgeglichen.
Wird die Passfeder 41 also aus der in 2 dargestellten Position in Richtung der Mittelachse um ihre eigene Länge nach links verlagert, ergibt sich zwischen dem ersten und zweiten Kopplungselement, also zwischen der Nut 39 und der Passfeder 41, eine Kopplungsposition. In dieser Kopplungsposition kann, wie oben beschrieben, die Einstellvorrichtung 19 aktiviert und ein Verschleiß der Schneide 7/1 ausgeglichen werden.
Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Nut 39, wie gesagt, genauso lang ausgebildet, wie die Passfeder 41. Wird die Passfeder also wiederum um ihre Länge axial nach links in Richtung der Mittelachse 17 bewegt, tritt sie in die Ringnut 43 ein und befindet sich in einer Entkopplungsposition, weil bei einer Drehung der Zugstange 25 kein weiteres Drehmoment mehr auf das Schneckenrad 27 übertragen wird.
Es wird also deutlich, dass bei einer gleichgerichteten Bewegung von rechts nach links die Passfeder 41 aus einer Entkopplungsposition in eine Kopplungsposition gelangt, in der sie mit der Nut 39 zusammenwirkt. Bei einer weiteren Bewegung in derselben Richtung nach links, gelangt die Passfeder 41 wiederum in eine Entkopplungsposition, sobald sie vollständig in der Ringnut 43 angeordnet ist.
Aus den Erläuterungen zu 2 wird deutlich, dass es grundsätzlich möglich ist, in eine Bohrstange 1, wie sie in 1 dargestellt ist, eine Zugstange mit einem einzigen zweiten Kopplungselement, also mit einer einzigen Passfeder 41 einzubringen und nacheinander alle Schneckenräder 27 der einzelnen Schneiden 7/1 bis 7/3 zu erreichen. Es ist also möglich, mit einer einzigen Passfeder 41 der Kopplungseinrichtung 37 gezielt eines der Schneckenräder 27 der Schneiden 7/1 bis 7/7 in Rotation zu versetzen und die zugehörige Schneide radial einzustellen.
Die hier beschriebene Möglichkeit erlaubt es also, gezielt eine oder mehrere der Schneiden 7/1 bis 7/7 nacheinander radial einzustellen, falls ein Verschleiß auszugleichen ist.
3 zeigt schematisch einen Querschnitt durch die Bohrstange 1 im Bereich der Einstellvorrichtung 19, die anhand von 2 im Einzelnen erläutert wurde. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugsziffern versehen, so dass auf die Beschreibung der vorangegangenen Figuren verwiesen wird, um Wiederholungen zu vermeiden.
Die Bohrstange 1 weist einen Grundkörper 5 auf, in den eine Nut 45 zur Aufnahme eines Klemmhalters 13 und einer Einstellvorrichtung 19 eingebracht ist. Deutlich erkennbar ist hier die Messerplatte 11 mit der Schneide 7/1.
Koaxial zur Mittelachse 17 ist die Zugstange 25 der Betätigungseinrichtung 21 angeordnet, die über eine Kopplungseinrichtung 37 mit dem Schneckenrad 27 der Einstellvorrichtung 19 zusammenwirkt. Hier ist die als erstes Kopplungselement wirkende Nut 39 im Schneckenrad 47 erkennbar, die der Aufnahme des als Passfeder 41 ausgebildeten zweiten Kopplungselements dient. Bei einer Drehbewegung der Zugstange 25 wird also das Schneckenrad 27 in Rotation versetzt, wenn die Passfeder 41 in die Nut 39 eingreift.
Bei einer Drehung des Schneckenrads 27 wirkt dessen Außengewinde 31 mit der Gewindefläche 33 des Einstellkeils 29 zusammen, so dass dieser, je nach Drehrichtung des Schneckenrads 27, aus der Bildebene heraus oder in diese hinein verlagert wird, und zwar parallel zur Mittelachse 17.
Auf der der Gewindefläche 33 gegenüberliegenden Oberseite des Einstellkeils 29 ist die Keilfläche 61 erkennbar. Die mit dieser zusammenwirkende Kugel 55 ist hier aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen.
An den Seitenflächen des Keils 29 sind als Führungseinrichtung 35 wirkende entlang der Längsrichtung des Keils 29 verlaufende Vorsprünge 63, 63' vorgesehen, die mit Führungselementen 65, 65' zusammenwirken. Diese führen also den Keil bei einer Bewegung parallel zur Mittelachse 17.
Bei einer Bewegung des Einstellkeils 29 wird das in 3 ersichtliche freie Ende 51 des Klemmhalters 13 mehr oder weniger weit radial nach außen verlagert, damit auch die Radialposition der Schneide 7/1 justiert.
Aus 3 ist ersichtlich, dass die Bohrstange 1 auch Führungsleisten 67 aufweisen kann, von denen hier eine beispielhaft angedeutet ist.
3 lässt auch erkennen, dass die Schneiden – anders als in 1 angedeutet – nicht alle in einer die Mittelachse 17 schneidenden Ebene zu liegen brauchen. Es ist auch denkbar, dass in axialem Abstand angeordnete Schneiden gegeneinander verdreht sind. Hier ist beispielhaft eine um 90° gegen den Uhrzeigersinn verlagerte Schneide 7/2' angedeutet.
4 zeigt einen Ausschnitt einer Bohrstange 1 mit drei Schneiden, die hier beispielhaft alle identisch ausgebildet sind und von gleichen Klemmhaltern 13 gehalten werden. Mit jedem Klemmhalter 13 wirkt eine Einstellvorrichtung 19 zusammen, die über eine Betätigungseinrichtung 21 aktivierbar ist, wobei zwischen der Einstellvorrichtung und der Betätigungseinrichtung jeweils eine Kopplungseinrichtung 37 wirkt.
Dies alles wurde im Einzelnen anhand von 2 und 3 erläutert, so dass hierauf nicht weiter eingegangen wird.
4 zeigt, dass die Schneiden hier in gleichem Abstand – gemessen in Richtung der Mittelachse 17 – zueinander angeordnet sind und dazu dienen, in gleichem Abstand angeordnete Stege 9 zu bearbeiten. Bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Anzahl der zweiten Kopplungselemente, also Passfedern 41, an die Anzahl der Schneiden angepasst: Jeder Schneide 7 ist eine eigene Passfeder 41 zugeordnet, die in die Umfangsfläche der Zugstange 25 eingesetzt sind.
In 4 befindet sich die Passfeder 41 unmittelbar vor der rechten Seitenfläche 59 des in 4 ganz links angeordneten Schneckenrads 27. In 4 ist angedeutet, dass die in Richtung der Mittelachse 17 gemessene Länge der Passfeder 41 lp ist und dass die, in Richtung der Mittelachse 17 gemessene Breite der Nut 39 ln beträgt.
Der in Richtung der Mittelachse 17 gemessene Eingriffsbereich der beiden Kopplungselemente 39, 41 der Kopplungseinrichtung 37 hängt von der in axialer Richtung gemessenen Länge der Kopplungselemente, also der Passfeder 41 und der Nut 39 ab. Mit dem Begriff „Eingriffsbereich" wird der Weg bezeichnet, den die Passfeder 41 zurücklegen muss, um aus einer Entkopplungsposition über eine Kopplungsposition wiederum in eine Entkopplungsposition zu gelangen. Bei der linken Schneide in 1 wird deutlich, dass sich die Passfeder in der dargestellten Position in ihrer Entkopplungsposition befindet. Wird sie nach links verlagert, greift sie in die Nut 39 ein und gelangt damit in eine Kopplungsposition. Wird die Passfeder 41 um die Länge der Nut, also um die Strecke ln, nach links weiterbewegt, gelangt sie in die Ringnut 43, in der sie frei drehbeweglich ist und kein Drehmoment mehr von der Zugstange 25 auf das Schneckenrad 27 übertragen werden kann. Damit befindet sie sich wieder in einer Entkopplungsposition. Nach Allem wird deutlich, dass der Eingriffsbereich für die Passfeder 41 sich über einen Weg ln – gemessen in Richtung der Mittelachse – erstreckt.
Je länger die Nut 39 ist, umso weiter muss die Zugstange 25 jeweils axial verlagert werden, um erst eine und dann die andere Schneide einstellen zu können.
Bezüglich der ersten nach rechts versetzten, in 4 mittleren Schneide ergibt sich folgende Ausgangssituation:
Die Passfeder 41 befindet sich in einem Abstand a1 zur rechten Seitenfläche 59 des Schneckenrads 27, wobei der Abstand a1 der Länge eines Eingriffsbereiches, hier der Länge ln einer Nut 39 entspricht. Es ist sehr wohl möglich, a1 größer zu wählen, jedoch ist dann der Verlagerungsweg der Zugstange 25 größer, bis die mittlere Passfeder 41 in die zugehörige Nut 39 eingreift. Hier wird davon ausgegangen, dass die Länge ln aller Nuten 39 und die Länge lp aller Passfedern 41 gleich ist. Auch ist jeweils die Länge einer Nut und die Länge einer Passfeder gleich.
Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel gilt also a1 = ln = lp.
Bei der wiederum um einen Schritt nach rechts versetzten, in 4 ganz rechts angeordneten Schneide befindet sich die Passfeder 41 in einem Abstand a2 zur linken Seitenfläche 59 des Schneckenrads 27. Dabei gilt hier a2 2 × ln = 2 × lp. Der Abstand a2 kann aber auch hier größer gewählt werden. Dagegen kann a2 nicht kleiner sein, als hier angegeben, weil sonst zwei Schneiden gleichzeitig verstellt werden: Eine Einstellvorrichtung ist noch gekoppelt, während schon die nächste eingekoppelt wird.
Daraus ist Folgendes ersichtlich:
Der Abstand zweier benachbarter Schneiden aS ist hier immer gleich. Der Abstand aP zweier benachbarter Passfedern folgt der Gleichung aP = aS + ln. Damit entspricht der Abstand zweier Passfedern der Summe aus dem Abstand zweier benachbarter Schneiden plus der Länge einer Nut 39.
Aufgrund dieser Relation zwischen Abstand der Schneiden aS und Abstand der Passfedern aP zueinander ist es möglich, die Schneiden einer Bohrstange 1 nacheinander radial einzustellen, wobei mit der hier dargestellten Konstellation ein minimaler axialer Verschiebeweg der Schubstange 25 realisiert ist. Die unabhängige Einstellbarkeit der Schneiden wird anhand von 4 näher erläutert:
Die in 4 ganz links dargestellte Passfeder 41 befindet sich unmittelbar an der rechten Seitenfläche 59 eines Schneckenrads 27. Die rechts danebenliegende Passfeder ist in einem Abstand a1 = ln zur rechten Seitenfläche 59 des zugehörigen Schneckenrads 27 angeordnet. Die wiederum rechts danebenliegende Passfeder 41 ist in einem Abstand a2 = 2 × ln zur rechten Seitenfläche 59 des zugehörigen Schneckenrads 27 angeordnet.
In der in 4 wiedergegebenen Position der Zugstange 25 ist keine der Passfedern 41 mit dem zugehörigen Schneckenrad in Eingriff 27. Alle Passfedern befinden sich in ihrer Entkopplungsposition.
Wird die Zugstange 25 um die Strecke ln nach links verlagert, befindet sich nur die ganz links dargestellte Passfeder 41 in der zugehörigen Nut 39. Damit ist die Zugstange 25 mit dem ganz linken Schneckenrad 27 gekoppelt. Es ist also möglich, die radiale Position der in 4 links liegenden Schneide durch Drehung der Zugstange 29 einzustellen.
Die rechts danebenliegende Passfeder 41 befindet sich jetzt unmittelbar neben der rechten Seitenfläche 59 des zugehörigen Schneckenrads 27, also immer noch in der Entkopplungsposition. Die ganz rechts liegende Passfeder (41) befindet sich im Abstand ln zur rechten Seitenfläche 59 des Schneckenrads 27, ist also ebenfalls noch in ihrer Entkopplungsposition.
Wird nun die Zugstange 25 um die Strecke ln weiter nach links verlagert, tritt die linke Passfeder 41 in die Ringnut 43 des zugehörigen Schneckenrads 27 ein, sie ist also entkoppelt.
Bei dieser Bewegung tritt die rechts danebenliegende Passfeder 41 die also in 4 mittlere Passfeder in die zugehörige Nut 39 des Schneckenrads 27 ein. Nur bezüglich der mittleren Schneide ist also eine Kopplung zwischen der Zugstange 25 und dem Schneckenrad 27 gegeben, da die ganz rechte Passfeder 41 sich nunmehr immer noch vor der rechten Seitenfläche 59 des zugehörigen Schneckenrads 27 befindet.
Wird nun die Zugstange 25 wiederum nach links um die Strecke ln in Richtung der Mittelachse 17 verlagert, so tritt die linke Passfeder vollständig aus dem Schneckenrad 27 heraus, sie ist also entkoppelt. Die mittlere Passfeder 41 tritt aus der Nut 39 in die Nut 43 des zugehörigen Schneckenrads 27 ein und ist damit ebenfalls von diesen entkoppelt. Bei dieser weiteren Bewegung um die Strecke ln nach links tritt die ganz rechte Passfeder 41 in die Nut 39 des ganz rechts angeordneten Schneckenrads 27 ein, so dass nunmehr eine Kopplung bezüglich des ganz rechten Schneckenrades gegeben ist, während die beiden anderen Schneckenräder entkoppelt bleiben.
Bei einer weiteren Bewegung um die Strecke ln nach links gelangt die ganz rechte Passfeder in die Ringnut 43 des zugehörigen Schneckenrades und ist damit ebenfalls wieder von diesen entkoppelt.
Aus den Erläuterungen zu 4 ist also ersichtlich, dass durch eine schrittweise Bewegung der Zugstange 25 jeweils um die Strecke in nach links nacheinander zunächst das ganz linke Schneckenrad 27, dann das mittlere Schneckenrad 27 und anschließend das rechte Schneckenrad 27 mit der zugehörigen Passfeder 41 in Eingriff tritt und gekoppelt wird, so dass eine Kopplung zwischen der Betäti gungseinrichtung 21 und der Einstellvorrichtung 19 der entsprechenden Schneiden gegeben ist und nacheinander eine Einstellung der nebeneinander liegenden Schneiden bei Bedarf möglich ist.
Soll die mittlere Schneide in 4 nachgestellt werden, so bedarf es einer Verlagerung der Zugstange 25 aus der in 4 dargestellten Position um die Strecke 2 × ln nach links, um eine Kopplung zwischen der Betätigungseinrichtung 21 und der Einstellvorrichtung 19 der mittleren Schneide zu erreichen.
Durch die Verlagerung der Zugstange 25 in axialer Richtung, also in Richtung der Mittelachse 17, um die Strecke 1 × ln, 2 × ln oder 3 × ln kann gezielt die linke, die mittlere oder die rechte in 4 dargestellte Schneide radial eingestellt werden.
Aus den Erläuterungen zu 4 wird deutlich, dass eine zwischen zwei Schneiden liegende Passfeder durch Bewegung in eine Richtung die Betätigungseinrichtung 21 mit der Einstellvorrichtung 19 einer ersten Schneide koppelt. Wird nun dieselbe Passfeder in die entgegengesetzte Richtung bewegt, tritt sie in die Nut der anderen Schneide ein, so dass die Einstellvorrichtung dieser Schneide mit der Betätigungseinrichtung gekoppelt wird.
Aus dem Grundprinzip, eine Betätigungseinrichtung 21 mit einer Einstellvorrichtung 19 über eine Passfeder zu koppeln, ergibt sich Folgendes: Es ist möglich, auf der Zugstange 25 eine einzige Passfeder anzuordnen, die mit der Zugstange 25 in Richtung der Mittelachse 17 verlagerbar ist. Damit können gezielt einzelne Einstellvorrichtungen aktiviert werden. Wird zwischen zwei Schneiden eine Passfeder angeordnet, so kann das oben beschriebene Prinzip realisiert werden: Durch Bewegung der Passfeder in eine Richtung wird eine Ein stellvorrichtung einer ersten Schneide aktiviert, durch Bewegung in die entgegengestetze Richtung wird die Einstellvorrichtung der benachbarten Schneide aktiviert. Die Passfeder muss dabei den kompletten Weg zwischen zwei Nuten benachbarter Kopplungselemente durchlaufen. Werden zwischen zwei benachbarten Schneiden zwei Passfedern angeordnet, so kann der axiale Bewegungsweg zur Aktivierung von Betätigungseinrichtungen benachbarter Schneiden reduziert werden. Werden die beiden Passfedern zwischen zwei benachbarten Schneiden in unmittelbarer Nähe zu den Nuten benachbarter Kopplungseinrichtungen innerhalb dieser angeordnet, so reichen sehr kurze entgegengesetzte Bewegungswege der Zugstange, die beiden benachbarten Schneiden einzustellen.
Insgesamt zeigt sich, dass mit einer einzigen Passfeder eine Anzahl von Schneiden unabhängig voneinander einstellbar sind, und dass mit mehreren Passfedern ebenfalls mehrere Schneiden unabhängig voneinander eingestellt werden können, wobei sich dann allerdings der axiale Verlagerungsweg der Schubstange 25 verkürzt. Dieser ist bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel auf ein Minimum reduziert. Außerdem wird beim dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 erreicht, dass die Verlagerungsrichtung der Schubstange 25 bei der Aktivierung der Einstellvorrichtung der einzelnen Schneiden nicht umgekehrt zu werden braucht. Um die in 4 dargestellten Schneiden nacheinander separat einstellen zu können, muss die Zugstange 25 also lediglich schrittweise nach links verlagert werden.
Durch die hier beschriebene Ausgestaltung der Kopplungseinrichtung 37 können bei einer Bohrstange 1 die verschiedenen Schneiden 7/1 bis 7/7 auf einfache Weise gezielt radial eingestellt werden, um einen Verschleiß auszugleichen. Dabei ist es nach allem Möglich, die Schneiden einzeln einzustellen und damit unterschiedliche Verschleißsituationen gezielt auszugleichen. Bei der Bohrstange in 1 ist vorgesehen, dass die Schneiden 7/1 bis 7/7 auf gleichen Flugkreisen liegen, also der Bearbeitung von Stegen mit gleichem Innendurchmesser dienen. Es ist aber sehr wohl möglich, Bohrstangen mit Schneiden zu realisieren, die der Bearbeitung unterschiedlicher Durchmesser dienen. Die Einstellung der verschiedenen Schneiden einer Bohrstange 1 ändert sich dadurch nicht.

Claims

Bohrstange zur Bearbeitung hintereinanderliegender Stege (9), mit mindestens zwei in einem – in Richtung der Mittelachse (17) der Bohrstange (1) gemessenen – Abstand (aS) zueinander angeordneten geometrisch bestimmten Schneiden (7/1 bis 7/7), mit einer Einstellvorrichtung (19) zur radialen Einstellung der Schneiden (7/1 bis 7/7), mit einer Betätigungseinrichtung (21), die eine in Richtung der Mittelachse (17) verlagerbare Zugstange (25) aufweist, für die Einstellvorrichtung (19), mit einer die Betätigungskräfte der Betätigungseinrichtung (21) auf die Einstellvorrichtung (19) übertragende Kopplungseinrichtung (37), dadurch gekennzeichnet, dass mit der Zugstange (25) die Schneiden (7/1 bis 7/7) unabhängig voneinander einstellbar sind.
Bohrstange nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung (21) mindestens einen elektrischen und/oder hydraulischen und/oder pneumatischen Antrieb aufweist, der über eine Kopplungseinrichtung (37) auf die Schneiden (7/1 bis 7/7) wirkt.
Bohrstange nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungseinrichtung (37) integraler Bestandteil der Einstellvorrichtung (19) und/oder der Betätigungseinrichtung (21) ist.
Bohrstange nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einstellvorrichtung (19) ein erstes Kopplungselement der Kopplungseinrichtung (37) und der Betätigungseinrichtung (21) ein zweites Kopplungselement der Kopplungseinrichtung (37) zuordenbar ist.
Bohrstange nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kopplungselement oder das zweite Kopplungselement als Nut (39) und das zweite Kopplungselement oder das erste Kopplungselement als – vorzugsweise als Passfeder (41) ausgebildetes – Eingriffselement ausgebildet ist.
Bohrstange nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Kopplungselement gegenüber dem zweiten Kopplungselement verlagerbar ist und dabei aus einer Entkopplungsposition in eine Kopplungsposition bringbar ist, in der eine Kraftübertragung zwischen dem ersten Kopplungselement und dem zweiten Kopplungselement gegeben ist.
Bohrstange nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugstange (25) zum Koppeln und Entkoppeln der Schneiden (7/1 bis 7/7) in einer Richtung oder in entgegengesetzten Richtungen bewegbar ist.
Bohrstange nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneiden (7/1 bis 7/7) in gleichem Abstand zueinander anordenbar sind.
Bohrstange nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneiden (7/1 bis 7/7) zur Bearbeitung von Stegen (9) mit unterschiedlichen Innendurchmessern dienen.
Bohrstange nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Schneiden (7/1 bis 7/7) dem Abstand der Stege (9) entspricht, so dass diese gleichzeitig bearbeitbar sind.
Bohrstange nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der zweiten Kopplungselemente der Kopplungseinrichtung (37) der Anzahl der Schneiden (7/1 bis 7/7) entspricht und dass der Abstand der zweiten Kopplungselemente größer ist als der Abstand der Schneiden, wobei der Abstandsunterschied der – in Richtung der Mittelachse (17) gemessenen – Länge des Eingriffsbereichs zwischen dem ersten Kopplungselement und dem zweiten Kopplungselement entspricht.
Bohrstange nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dass die in axialem Abstand zueinander angeordneten Scheiden um einen Drehwinkel α versetzt sind, wobei 0° ≤ α ≤ 360° ist.
Bohrstange nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens eine Führungsleiste (67).
Bohrstange nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneiden (7/1 bis 7/7) in einen Klemmhalter (13) einsetzbar sind, der in einer in die Umfangsfläche (15) der Bohrstange (1) eingebrachte Nut (45) unterbringbar ist.
Bohrstange nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet; dass der Klemmhalter (13) als Biegeklemmhalter ausgelegt ist.
Bohrstange nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellvorrichtung (19) einen in Richtung der Mittelachse (17) verlagerbaren Einstellkeil (29) umfasst.
Bohrstange nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Einstellkeil (29) eine Gewindefläche (33) aufweist.
Bohrstange nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellvorrichtung (19) ein mit einem mit der Gewindefläche (33) des Einstellteils (29) zusammenwirkendes Außengewinde (31) versehenes Schneckenrad (27) aufweist.
Bohrstange nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellvorrichtung (19) über eine Kugel (55) auf die Schneide (7/1 bis 7/7) oder den Klemmhalter (13) der Schneide wirkt.
Bohrstange nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Kugel (55) ein radial einstellbarer Kugelsitz (57) zugeordnet ist.