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Die Erfindung bezieht sich auf eine stationäre Bohrmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Stand der Technik
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In der
DE 20 2005 005 768 U1 wird eine stationäre Bohrmaschine beschrieben, die in einem Maschinengehäuse einen elektromotorisch angetriebenen Bohrkopf aufweist, wobei das Maschinengehäuse an einer Führungssäule höhenverstellbar gehalten und an einem Fuß abgestützt ist. In dem Fuß ist ein Elektromotor angeordnet, der eine in der Säule drehbar gelagerte Hohlwelle antreibt und eine Spindel, die im Maschinengehäuse fest angeordnet ist, je nach Drehrichtung des Antriebsmotors nach oben oder unten bewegt. Die Vorschubbewegung der im Maschinengehäuse aufgenommenen Bohreinheit wird über die vertikale Stellbewegung des gesamten Maschinengehäuses entlang der Führungssäule realisiert. Die Vorschubbewegung in Richtung auf das Werkstück und das Anheben in Gegenrichtung erfolgt über die Betätigung des elektrischen Antriebsmotors. Um eine bestimmte Position des Maschinengehäuses zu halten, muss zweckmäßigerweise eine Arretierungsvorrichtung vorgesehen werden, über die das Maschinengehäuse an der Führungssäule arretiert wird, da anderenfalls die Gefahr besteht, dass das Maschinengehäuse durch das Eigengewicht den Widerstand des stillstehenden Elektromotors überwindet und entlang der Führungssäule nach unten wandert.
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Die
AT 273 609 B beschreibt eine Bohrmaschine mit einer Vorschubeinrichtung eines Werkzeugschlittens, wobei der Vorschub bzw. eine Höhenverstellung manuell über ein Handrad oder über einen als Hydraulikmotor ausgebildeten Antriebsmotor erfolgt. Dem Werkzeugschlitten ist ein Gehäuse zugeordnet, an dem ein Federgehäuse befestigt ist. In dem Federgehäuse ist auf einer Antriebswelle eine als Spiralfeder ausgebildete Feder angeordnet. Auf der Antriebswelle ist eine Distanzhülse, die einen Schlitz aufweist, angeordnet, wobei die Feder mit einem ihrer Enden im Schlitz angeordnet ist und mit ihrem anderen Ende in einem, an der Oberseite des Federgehäuses ausgebildeten Verankerungsschlitz, angeordnet ist.
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Die
DE 32 21 709 A1 beschreibt einen Bohrständer mit einer Halterung für eine Bohrmaschine, wobei der Halter nach oben und unten durch einen Handantrieb entlang einer Führungssäule auf- und abbewegbar ist. Des Weiteren weist der Bohrständer eine Weganzeigeeinrichtung für den Bohrhub auf, wodurch die Anzeige auch während eines Bohrvorgangs von einem Benutzer abgelesen werden kann. Dabei ist die Weganzeigeeinrichtung nach Art einer digitalen, optoelektronischen oder magnetisch- induktiven Wegabtastung des Maschinenhalters ausgebildet, oder eines sich synchron mit dem Maschinenhalter bewegenden Teils aus einer elektronischen Signalaufbereitungseinrichtung ausgebildet. Als Anzeige dient dabei ein LED- oder LCD-Display.
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Offenbarung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen die Handhabung einer stationären Bohrmaschine zu vereinfachen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
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Die erfindungsgemäße stationäre Bohrmaschine weist eine in einem Maschinengehäuse angeordnete Bohreinheit auf, wobei das Maschinengehäuse über eine Führungssäule höhenverstellbar mit einem Fuß verbunden ist. Entlang der Führungssäule ist mithilfe einer Antriebseinheit das Maschinengehäuse in der Höhe einstellbar. Die Antriebseinheit umfasst eine rotierende Antriebswelle, an der ein Kompensationsfederelement angreift, das anderenends am Maschinengehäuse bzw. einem mit dem Maschinengehäuse verbundenen Bauteil abgestützt ist. Mithilfe des Kompensationsfederelementes wird ein Massenausgleich erreicht, so dass sich das Maschinengehäuse einschließlich aller darin angeordneten Bauteile zumindest annähernd in einem statischen Gleichgewicht befindet und die vertikale Absenk- bzw. Anhebebewegung des Maschinengehäuse mit nur minimalem Stellaufwand durchführbar ist. Dieses statische Gleichgewicht erstreckt sich zweckmäßig über den gesamten vertikalen Arbeitsbereich der Bohrmaschine, zumindest aber über den größten Teil des Arbeitsbereiches. Aufgrund des Gleichgewichtszustandes müssen nur dynamische Stellkräfte und die Anfangsreibung für die vertikale Verstellung des Maschinengehäuses überwunden werden. Neben einer Minimierung der Antriebskräfte weist diese Ausführung den weiteren Vorteil auf, dass das Maschinengehäuse seine aktuelle Position immer beibehält, auch wenn sich die Bohreinheit nicht im Bohrbetrieb befindet. Daher ist es nicht erforderlich, das Maschinengehäuse gegenüber der Führungssäule zu arretieren, um ein unerwünschtes Absenken des Maschinengehäuses durch die Wirkung des Eigengewichtes zu verhindern.
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Da sich das Kompensationsfederelement am bzw. innerhalb des Maschinengehäuses der Bohrmaschine befindet, erfolgt die Kraftabstützung gegenüber dem Maschinengehäuse, so dass keine zusätzlichen Bauelemente zwischen dem Maschinengehäuse und der Führungssäule oder dem Fuß für die Kraftabstützung erforderlich sind. Außerdem erfolgt die Kraftabstützung in selbsttätiger Weise ohne zusätzlichen Eingriff einer Bedienperson.
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Gemäß zweckmäßiger Weiterbildung ist das Kompensationsfederelement als Drehfeder ausgebildet, das insbesondere auf einer Achse gehalten ist, die fest im Maschinengehäuse verankert ist. Anderenends ist das Kompensationsfederelement mit der Antriebswelle bzw. einem mit der Antriebswelle gekoppelten Bauteil verbunden, so dass die Federkraftübertragung zwischen der gehäusefesten Achse und der rotierbaren Antriebswelle erfolgt. Um eine über den Verstellweg zumindest annähernd gleichmäßige Kraftabstützung mithilfe des Kompensationsfederelementes zu erreichen, weist dieses zweckmäßigerweise eine verhältnismäßig flach verlaufende Federkennlinie auf, so dass auch bei einer Elongation des Federelementes die Federkraft nur in verhältnismäßig geringem Maße ansteigt. Soweit ein Federkraftanstieg aufgrund der Längung des Federelementes unvermeidlich ist, befindet sich der Ausgangszustand mit minimaler Federkraftwirkung in der obersten Position des Maschinengehäuses, so dass mit einer Verstellung nach unten auch die kompensierende Federkraft zunimmt. Über den gesamten Verstellweg gesehen bleibt der Zuwachs der kompensierenden Federkraft aber zweckmäßigerweise innerhalb des Widerstandes, der bei einer Auslenkung des Maschinengehäuses aus einer stationären Position durch Überwindung der Reibung bzw. sonstiger Widerstände im Antrieb zu überwinden sind, so dass eine unerwünschte Rückstellbewegung des Maschinengehäuses, ausgelöst durch die zunehmende Federkraft des Kompensationsfederelementes, ausgeschlossen ist.
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Die Antriebseinheit, über die das Maschinengehäuse entlang der Führungssäule vertikal verstellt wird, ist zweckmäßigerweise als manuell betätigbarer Antrieb ausgebildet. Hierfür ist insbesondere ein Handrad am Maschinengehäuse vorgesehen, über das ein mit der Führungssäule kämmendes Ritzel betätigt wird, das im Maschinengehäuse drehbar gelagert ist. Die Ritzelwelle ist hierbei vorteilhafterweise identisch mit der Antriebswelle, an der das Kompensationsfederelement angreift.
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Anderenends sitzt das insbesondere als Drehfeder ausgeführte Kompensationsfederelement auf einer im Maschinengehäuse fest verankerten Achse auf, wobei grundsätzlich das Kompensationsfederelement verdrehbar auf der Achse gehalten ist, jedoch mit Reibschluss auf der Achse aufsitzt. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass mit zunehmender Elongation des Federelementes und damit einhergehender Zunahme der Federkraft schließlich das Reibmoment um die Achse, um welche das Federelement gewickelt ist, überschritten wird, so dass sich das Federelement an dieser Stelle um die Achse soweit zu drehen beginnt, bis eine neue Gleichgewichtslage erreicht ist. Dieses schrittweise Nachführen des Federelementes hat den Vorteil, dass praktisch in jeder vertikalen Position des Maschinegehäuses sich ein Gleichgewichtszustand einstellen kann. Damit wird eine weitgehende Unabhängigkeit von dem Verlauf der Federkennlinie erreicht.
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Die Vorschubbewegung der Bohreinheit erfolgt gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführung ausschließlich über die Verstellbewegung des Maschinengehäuses gegenüber der Führungssäule. Auf eine separate Vorschubeinheit, die nur die Bohreinheit innerhalb des Maschinengehäuses betrifft, kann in dieser Ausführung verzichtet werden. Dies vereinfacht die konstruktive Gestaltung ganz erheblich. Da der gesamte Bohrapparat vertikal entlang der Führungssäule bewegt wird, kann auch die maximale Höhe der Säule für die Vorschubbewegung ausgenützt werden. Dies ermöglicht es, in einem Bewegungsablauf Bohrlöcher großer Tiefe herzustellen. Gleichwohl ist auch eine Ausführung mit separat einstellbarem Vorschub der Bohreinheit relativ zum Maschinengehäuse möglich.
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Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht einer stationären Bohrmaschine, bestehend aus einem als Grundplatte ausgeführten Fuß, einer vertikalen Führungssäule und einem Maschinengehäuse mit Bohreinheit, das manuell entlang der Führungssäule verstellbar ist,
- 2 die stationäre Bohrmaschine in Seitenansicht,
- 3 die Bohrmaschine in einer Ansicht von vorne,
- 4 die Bohrmaschine im Schnitt,
- 5 eine vergrößerte Darstellung des handgetriebenen Maschinengehäuses der Bohrmaschine.
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In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die in 1 bis 3 dargestellte stationäre Bohrmaschine 1 umfasst einen als Grundplatte ausgeführten Fuß 2, an dem eine vertikale Führungssäule 3 angeordnet ist, welche Trägerin eines Maschinengehäuses 4 mit darin aufgenommener Bohreinheit 5 ist. Das Maschinengehäuse 4 ist manuell höhenverstellbar ausgebildet und weist ein Handrad 6 auf, das von der Bedienperson zu betätigen ist und bei dessen Drehung das Maschinengehäuse 4 vertikal entlang der Führungssäule 3 verstellbar ist. Am Handrad 6 ist eine Ringskala 7 zum Ablesen der aktuell eingestellten Höhe des Maschinengehäuses angeordnet.
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Im Frontbereich des Maschinengehäuses 4 befindet sich ein Anzeigefeld 8, das beispielsweise als LCD-Anzeige ausgebildet ist und an dem verschiedene Größen angezeigt werden können, beispielsweise die Drehzahl der Bohreinheit 5 und die absolute Höhenposition des Maschinengehäuses. Die Drehzahl der Bohreinheit ist über einen ebenfalls im Frontbereich des Maschinengehäuses 4 angeordneten Drehzahlsteller 9 einzustellen. Außerdem ist im Frontbereich ein Ein-/Aus-Betätigungsschalter 10 für die Bohreinheit eingeordnet.
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Die Führungssäule 3 ist mit einer Verzahnung 11 versehen, in die ein im Maschinengehäuse 4 drehbar gelagertes Ritzel eingreift, welches vom Handrad 6 zu betätigen ist. Die vertikale Auf- und Abbewegung des Maschinengehäuses 4 wird durch eine Drehung des Handrades 6 in entsprechender Drehrichtung erreicht, indem das vom Handrad 6 betätigte Ritzel, welches mit der Verzahnung 11 an der Führungssäule kämmt, das gesamte Maschinengehäuse einschließlich aller darin aufgenommenen Bauteile nach oben und unten bewegt. Die Drehachse des Handrades 6 ist mit Bezugszeichen 14 gekennzeichnet.
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Die Bohreinheit 5 ist elektromotorisch angetrieben, wobei der elektrische Antriebsmotor der Bohreinheit im Maschinengehäuse 4 angeordnet ist.
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Der Fuß 2 der Bohrmaschine ist als Grundplatte ausgebildet, die zur Aufnahme des zu bearbeitenden Werkstückes dient. An dem Fuß 2 sind Anschläge 12 und 13 angeordnet, die Begrenzungen für das Werkstück bilden. Die Anschläge 12 und 13 sind zweckmäßig verstellbar in bzw. an der Grundplatte 2 ausgeführt; ggf. kommt auch ein einen oder beide Anschläge beaufschlagendes Federelement in Betracht, das die Anschläge in eine Richtung kraftbeaufschlagt.
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Wie der Schnittdarstellung nach 4 zu entnehmen, ist im Maschinengehäuse 4 ein Ritzel 15 mit einer Ritzelwelle 16 drehbar gelagert, wobei das Ritzel 15 mit der Verzahnung 11 an der Führungssäule 3 kämmt. Die Ritzelwelle 16 bildet zugleich die Antriebswelle für das Maschinengehäuse 4, die drehfest mit dem Handrad 6 verbunden ist, so dass sich bei einer manuell erzeugten Drehung des Handrades 6 über die Ritzelwelle 16 das Ritzel 15 dreht, wobei die Drehbewegung aufgrund des Eingriffs in die Verzahnung 11 an der Führungssäule 3 zu einer vertikalen Stellbewegung nach oben bzw. unten führt.
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Versetzt und parallel zur Antriebwelle 16 ist im Maschinengehäuse 4 eine Achse 17 fest angeordnet, die Träger eines Kompensationsfederelementes 18 ist. Dieses Kompensationsfederelement 18 ist im Ausführungsbeispiel als Drehfeder ausgebildet, die um die Achse 17 gewickelt ist und deren eines Ende fest am Umfang eines mit dem Ritzel 15 drehfest verbundenen Bauteiles angreift, beispielsweise an einem Abschnitt der Antriebswelle bzw. Ritzelwelle 16. Bei einer Drehbewegung des Ritzels 15, ausgelöst durch eine Betätigung des Handrades 6, wird die Drehfeder 18 je nach Drehrichtung entweder um die Antriebswelle 16 auf- oder abgewickelt. Die Drehfeder 18 übt auf diese Weise permanent auf die Antriebwelle 16 eine der Bewegung nach unten entgegengerichtete Haltekraft aus, die die Massenkräfte, welche aus dem Eigengewicht des Maschinengehäuses einschließlich aller darin aufgenommenen Bauteile resultieren, kompensieren. Auf diese Weise ist das Maschinengehäuse immer im statischen Gleichgewicht.
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Die Drehfeder 18 ist zweckmäßig verdrehbar, jedoch mit Reibschluss auf der Achse 17 angeordnet. Der Reibschluss hält die Drehfeder so lange in unveränderter Position auf der Achse 17, wie die über die Drehfeder übertragenen Kräfte geringer sind als der Reibschluss. Sobald die Federkräfte den Reibschluss übersteigen, wird die Drehfeder auf der Welle 17 eine neue Drehlage einnehmen, in der die aktuellen Kräfte im Federelement reduziert sind. Dies hat den Vorteil, dass die mit zunehmender Elongation ansteigenden Federkräfte in der Drehfeder wieder auf ein geringeres Maß reduziert werden, so dass sich die Federkräfte immer innerhalb eines definierten Federkraftbereiches mit Federkraftbegrenzung bewegen.
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Zur Anzeige der aktuellen vertikalen Höhe bzw. der vertikalen Verstellbewegung ist eine Magnetmessvorrichtung vorgesehen, bestehend aus einem Magnetsensor 19 im Maschinengehäuse 4 und einem Magnetstreifen 20, der sich in Vertikalrichtung entlang der Längsachse der Führungssäule 3 erstreckt. Die Magnetmessvorrichtung ist als magnetoresistive Vorrichtung ausgeführt.
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4 ist außerdem der elektrische Antriebsmotor 21 für den Antrieb der Bohreinheit 5 zu entnehmen. Der Bohrkopf der Bohreinheit ist zweckmäßig austauschbar ausgebildet.
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In 5 ist das Maschinengehäuse 4 in einer anderen Schnittdarstellung gezeigt. Das als Drehfeder ausgeführte Kompensationsfederelement 18 ist mit Reibschluss um einen Zylinder 23 gewickelt, der fest mit der Achse 17 verbunden ist, die drehfest im Maschinengehäuse 4 aufgenommen ist. Anderenends ist die Drehfeder 18 fest mit einem Zylinder 22 gekoppelt, der drehfest auf der Antriebswelle 16 aufsitzt und gemeinsam mit dieser rotieren kann. Bei einer Abwärtsbewegung des Maschinengehäuses 4 entlang der Führungssäule 3 wird die Drehfeder 18 elongiert, bei einer Aufwärtsbewegung zieht sie sich entsprechend wieder zusammen. Da die Drehfeder 18 um den Zylinder 23 nur mit Reibschluss verbunden ist, kann sich die Drehfeder um den Zylinder 23 verdrehen, sobald die Kraft in der Drehfeder größer ist als der Reibschluss.
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Das Handrad 6 kann zum Zwecke der Bedienungserleichterung vorteilhafterweise beidseitig auf die Antriebswelle 16 aufgesteckt werden.
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Gemäß weiterer vorteilhafter Ausführung kann als Antrieb ein Universalmotor eingesetzt werden, mit dem hohe Drehzahlen realisiert werden können, was auch den Einsatz von Fräswerkzeugen erlaubt. Zum Ausgleich von Unwuchtschwingungen können elastische Dämpferelemente vorgesehen sein, die insbesondere im bzw. am Antriebsmotor, dem Gehäuse und/oder dem Getriebe bzw. dem Spindelteil angeordnet sind und Vibrationen dämpfen. Die Übertragung zwischen Antriebsmotor und der Welle der Bohreinheit erfolgt zweckmäßigerweise über ein ein- oder mehrstufiges Getriebe. Die Führungssäule ist vorteilhafterweise zweiteilig aufgebaut und besteht aus einem Aluminium-Strangpressprofil mit angeschraubter Zahnstange über den gesamten Verstellbereich. Zur Lagerung der Führungssäule können in das Maschinengehäuse Buchsen eingesetzt werden, des Weiteren kann als Verdrehsicherung im Maschinengehäuse eine Säulenführung vorgesehen sein, die mit Spiel in die Nut der Führungssäule eingreift.
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Im Ausführungsbeispiel ist die vertikale Verstellbewegung des Maschinengehäuses als handgetriebene Bewegung ausgeführt. Es kann aber auch zweckmäßig sein, die Verstellbewegung elektromotorisch auszuführen.
