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Die
Erfindung betrifft eine Bohrvorrichtung, bestehend aus einer Bohrmaschine,
die eine in einem Maschinengehäuse drehbar gelagerte Bohrspindel
aufweist, und aus einem Bohrfutter, das einen Futterkörper,
einen koaxial zum Futterkörper verdrehbaren Spannkonus
und einen Backenhalter aufweist, in dem in Führungsaufnahmen
Spannbacken geführt sind, die radial verstellbar an einem
Mitnehmer gelagert sind, der mit einem Gewindeabschnitt in eine
zur Futterachse koaxiale, dem Futterkörper zugeordnete
Gewindebuchse eingreift.
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Aus
Bohrmaschine und Bohrfutter bestehende Bohrvorrichtungen sind in
der Praxis seit langem bekannt, wobei früher die Bohrmaschine
ausschließlich zum drehenden Antreiben des Bohrfutters
gedacht war, während das Öffnen und Schließen
des Bohrfutters mittels eines Bohrfutterschlüssels bewirkt werden
musste. Die weitere technische Entwicklung führte dann
zu schlüssellos zu betätigenden Bohrfuttern, bei
denen von Hand eine Spannhülse relativ zu dem drehfest
an der Bohrspindel befestigten Futterkörper verdreht werden
konnte, um ein Bohrwerkzeug zwischen den Spannbacken einzuspannen oder
die Einspannung zu lösen. Darüber hinaus gibt es
Bestrebungen, die Betätigung des Bohrfutters weiter zu
vereinfachen, wozu bei Rundbackenfutter in der
DE 10 2005 012 534 A1 vorgeschlagen
ist, eine relativ zum Bohrfutter verstellbare Kupplungshülse
einzusetzen, die gegenüber dem Maschinengehäuse
gegen Mitdrehen gehalten ist und durch eine Kupplungseinrichtung
mit der Spannhülse kraftschlüssig verbunden werden
kann.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Bohrvorrichtung
der eingangs genannten Art einen möglichst einfachen Aufbau
bereitzustellen, um eine vereinfachte Betätigung zu ermöglichen.
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Diese
Aufgabe wird bei einer Bohrvorrichtung der eingangs genannten Art
dadurch gelöst, dass die Bohrspindel als Hohlspindel gestaltet
ist, in der eine drehfest und axial verschieblich mit der Gewindebuchse
verbundene Kupplungsstange eingreift, und dass die Kupplungsstange
verstellbar ist zwischen einer drehfest mit dem Maschinengehäuse gekuppelten
Spannstellung und einer drehfest mit der Bohrspindel gekoppelten
Bohrstellung.
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Diese
Bohrvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass das Bohrfutter einen
sehr einfachen Aufbau aufweist, der kostengünstig zu fertigen
und zu montieren ist, da die Eingriffe zur Modifikation der Bohrvorrichtung
auf Seiten der Bohrmaschine ausgeführt werden. Diese Eingriffe
sind allerdings sehr einfach und beanspruchen sehr wenig Platz,
so dass eine Integration in bestehende Maschinengehäuse möglich
ist, also für die Bereitstellung der zusätzlichen
Funktion des automatisierten Spannens und Lösens keine
voluminösen Maschinengehäuse erforderlich sind;
das manuelle Öffnen und Schließen des Bohrfutters
bleibt gleichwohl möglich. Darüber hinaus ist
zu beachten, dass nachspannende Bohrfutter die Tendenz haben, sich
im Bohrbetrieb fester zu schließen, also das Bohrwerkzeug
stärker einzuspannen bzw. im Linkslauf die Einspannung
zu lösen. Dieses unerwünschte Verhalten wird bei
der Erfindung durch die Kopplung der Bohrspindel mit der Kupplungsstange
und damit dem Mitnehmer in der Bohrstellung unterbunden.
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Der
Vollständigkeit halber wird erwähnt, dass die
Spannstellung ihren Namen durch die Beeinflussung des Spannzustandes
des Werkzeuges erhalten hat, also in der Spannstellung sowohl das
Einspannen als auch das Lösen des Werkzeuges erfolgen kann.
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Ganz
besonders bevorzugt im Rahmen der Erfindung ist es, wenn die Kupplungsstange
an ihrem axial der Gewindebuchse abgewandten Ende eine Kupplungsscheibe
aufweist, die in der Spannstellung dem Maschinengehäuse
und in der Bohrstellung der Bohrspindel anliegt. Durch diese Kupplungsscheibe wird
eine vergrößerte Anlagefläche bereitgestellt,
um eine sichere drehschlüssige Verbindung der Kupplungsstange
einerseits mit dem Maschinengehäuse, andererseits mit der
Bohrspindel bereitstellen zu können. Als vorteilhaft hat
es sich dabei erwiesen, wenn die Kupplungsscheibe auf mindestens
einer ihrer Planseiten, vorzugsweise auf beiden Planseiten eine Stirnverzahnung
zum Zusammenwirken mit einer Gegenverzahnung aufweist, da so eine
drehfeste Verbindung mittels eines Formschlusses generiert wird,
die gleichwohl bei Überschreiten eines vorbestimmten Drehmomentes
ohne eine Zerstörung der beteiligten Bauteile ein Ratschen
der Stirnverzahnung über die Gegenverzahnung ermöglicht.
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Im
Rahmen der Erfindung besteht weiterhin die Möglichkeit,
dass die Kupplungsscheibe als Teil der Kupplungsstange auf dieser
zwischen der Spannstellung und der Bohrstellung verstellbar ist. Es
besteht also nicht die zwingende Notwendigkeit, die gesamte Kupplungsstange
innerhalb des Maschinengehäuses und relativ zur Gewindebuchse
zu verstellen, da auch eine Verstellung eines Teils der Kupplungsstange,
nämlich der Kupplungsscheibe ausreicht, um das wechselweise
Zusammenwirken mit dem Maschinengehäuse in der Spannstellung oder
der Bohrspindel in der Bohrstellung zu gewährleisten.
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Um
die Sicherheit während des Bohrbetriebes zu erhöhen,
ist zwischen dem Maschinengehäuse und der Kupplungsstange
eine die Kupplungsstange in Richtung der Bohrspindel beaufschlagende Feder
angeordnet, die die drehschlüssige Verbindung der Kupplungsstange
gegenüber der Bohrspindel sicherstellt, so dass garantiert
ist, dass der Mitnehmer sich gemeinsam mit dem Futterkörper
verdreht.
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Weiterhin
bevorzugt im Rahmen der Erfindung ist es, wenn am Maschinengehäuse
von außen zugänglich ein Schalter zur Verstellung
der Kupplungsstange angeordnet ist, wobei dieser Schalter rein mechanisch
oder elektrisch/magnetisch auf die Stellung der Kupplungsstange
einwirken kann. Sofern der Schalter dem Antriebssystem der kraftbetätigten
Bohrmaschine zugeordnet ist, besteht die Möglichkeit, dass
in der Spannstellung der Schalter zur Beeinflussung der Drehzahl
der Bohrmaschine in Sinne einer Begrenzung vorgesehen ist.
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Ein
einfacher mechanischer Aufbau zeichnet sich dadurch aus, dass der
Kupplungsstange eine Steuerkurve zugeordnet ist zur Verstellung
mittels einer an dem Schalter ausgebildeten Steuerfläche.
Dabei hat es sich als günstig erwiesen, wenn der Schalter
als Druckschalter mit einer den Druckschalter in die der Bohrstellung
entsprechenden Ruhelage verstellenden Feder ausgebildet ist, also
durch den Nutzer eine aktive Betätigung des Druckschalters
erforderlich ist, um die Kupplungsstange in die Spannstellung zu
verstellen. Durch diese Auslegung ist die sichere Einspannung des
Bohrwerkzeuges während des Bohrbetriebes durch Gewährleistung
der Beibehaltung der Bohrstellung gegeben.
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Um
in der Spannstellung eine permanente Einwirkung des Nutzers auf
den Druckschalter entbehrlich zu machen, besteht die Möglichkeit,
dass dem Druckschalter ein Schieber zur Festlegung seiner aus der
Ruhelage ausgelenkten Lage zugeordnet ist.
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Als
vorteilhaft hat es sich weiterhin erwiesen, wenn am Druckschalter
eine Rastaufnahme und am Maschinengehäuse ein Raststift
vorgesehen ist, der mittels eines Schaltstiftes verstellbar ist.
Zur Erhöhung der Betriebssicherung ist dabei die Gestaltung so
getroffen, dass der Schaltstift mittels einer Schaltfeder in Richtung
der Rastaufnahme beaufschlagt ist.
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Die
durch das Öffnen und Spannen des Bohrfutters auftretenden
zusätzlichen Belastungen werden berücksichtigt,
indem im Maschinengehäuse im Bereich der Kupplungsscheibe
und des Schalters ein Stabilitätsskelett ausgebildet ist.
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Statt
der mechanischen Verstellung der Kupplungsstange mittels des Schalters/Druckschalters
besteht gleichfalls die Möglichkeit, dass die Kupplungsstange
aus einem magnetischen Material gebildet und im Maschinengehäuse
ein mittels des Schalters betätigbarer Elektromagnet angeordnet.
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Die
drehfeste Verbindung zwischen der Kupplungsstange und der Gewindebuchse
lässt sich in einfacher Weise dadurch erzielen, dass die
Gewindebuchse in ihrem der Kupplungsstange zugewandten Buchsenboden
eine nicht kreisrunde Öffnung aufweist, in die die Kupplungsstange
mit korrespondierendem Querschnitt eingreift. Selbstverständlich
besteht dann auch die Möglichkeit, dass nicht die Gewindebuchse
die Kupplungsstange, sondern die Kupplungsstange mit korrespondierender
Gestaltung die Gewindebuchse umgreift. Durch die erhöhte
Integration des Bohrfutters mit der Bohrmaschine in der Bohrvorrichtung
ergibt sich auch die Möglichkeit, die Bohrspindel einstückig
mit dem Futterkörper auszubilden, wodurch sich wiederum
Vorteile bei der Fertigung und der Montage ergeben, da weniger Bauteile gehandhabt
werden müssen.
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Im
folgenden wird die Erfindung an in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen
näher erläutert; es zeigen:
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1 einen
Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße
Bohrvorrichtung,
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2 eine
der 1 entsprechenden Darstellung einer alternative
nAusführungsform mit geänderter Lagerung der Bohrspindel,
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3 eine
der 1 entsprechende Darstellung einer nochmals anderen
Ausführungsform mit geänderter Spindellagerung.
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4 einen
Längsschnitt durch die isolierte Darstellung eines Bohrfutter
mit den zur Zusammenwirkung vorgesehenen Bauteilen der Bohrmaschine,
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5 einen
Längsschnitt zur Zusammenwirkung der Kupplungsstange mit
dem Maschinengehäuse unter Verwendung magnetischer Kräfte,
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6 eine
der 5 entsprechende Darstellung mit auf der Kupplungsstange
axial verschiebbaren Kupplungsscheibe.
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7 eine
der 5 entsprechende Darstellung mit einem im Maschinengehäuse
gelagerten Druckschalter zur axialen Verstellung der Kupplungsscheibe,
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8 eine
der 7 entsprechende Darstellung einer alternativen
Ausführungsform mit einem Schieber zu Betätigung
des Druckschalters,
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9 eine
der 5 entsprechende Darstellung einer alternativen
Ausführungsform hinsichtlich des Schalters,
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10 eine
der 5 entsprechende Darstellung einer Ausführungsform
mit einem im Maschinengehäuse angeordneten Stabilitätsskelett
sowie einem dem Druckschalter zugeordneten Raststift mit einem Schaltstift,
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11 eine
Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung
in Form eines Akku-Bohrschraubers, teilweise im Schnitt dargestellt,
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12 eine
der 11 entsprechende Darstellung mit einem Druckschalter
gemäß 7, teilweise im Schnitt dargestellt,
und
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13 eine
der 3 entsprechende Darstellung einer Ausführungsform
mit einstückig mit dem Futterkörper ausgebildeten
Gewindebuchse, die drehschlüssig unmittelbar mit der Kupplungsstange verbunden
ist.
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In
den Zeichnungen sind Bohrvorrichtungen 1 dargestellt, die
aus einer Bohrmaschine 2 und einem Bohrfutter 3 bestehen.
Die Bohrmaschine 2 weist ein Maschinengehäuse 4 auf,
in dem drehbar eine Bohrspindel 5 gelagert ist, die drehend
antreibbar ist, in der Regel durch einen Elektromotor. Die 1 bis 3 zeigen
dabei kabelgebundene Bohrvorrichtungen 1, während
in den 11 und 12 akkubetriebene
Bohrvorrichtungen 1 gezeigt sind. Bei der erfindungsgemäßen
Bohrvorrichtung ist 1 das Bohrfutter 3 als ein
nachspannendes Flachbacken-Bohrfutter gestaltet, das einen Futterkörper 6, einen
koaxial zum Futterkörper 6 verdrehbaren Spannkonus 7 und
einen Backenhalter 8 aufweist, in dem in Führungsaufnahmen 9 Spannbacken 10 geführt
sind, die radial verstellbar an einem Mitnehmer 11 gelagert
ist. Dieser Mitnehmer 11 greift mit einem Gewindeabschnitt 12 in
eine zur Futterachse koaxiale, dem Futterkörper 6 zugeordnete
Gewindebuchse 13 ein. Die Gewindebuchse 13 kann
einstückig gegenüber dem Futterkörper 6 oder
getrennt ausgebildet sein. Bei einer Verdrehung des Mitnehmers 11 in der
Gewindebuchse 13 relativ zum Futterkörper 6 verstellt
sich der Mitnehmer 11 axial, wodurch die Spannbacken 10 in
den geneigt zur Futterachse verlaufenden Führungsaufnahmen 9 des
Backenhalters 8 verschoben werden und sich dadurch auch
radial verstellen, um so, je nach Drehsinn des Mitnehmers 11,
ein Öffnen und Schließen des Bohrfutters 3 zu
ermöglichen.
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Um
dieses Öffnen und Schließen für den Nutzer
zu vereinfachen, ist die Nutzung des Motors der Bohrmaschine 2 vorgesehen.
Dies wird realisiert, indem die Bohrspindel 5 als Hohlspindel
gestaltet ist, in der eine drehfest mit der Gewindebuchse 13 verbundene
Kupplungstange 14 eingreift, wobei die Kupplungsstange 14 verstellbar
ist zwischen einer drehfest mit dem Maschinengehäuse 4 gekuppelten Spannstellung
und einer drehfest mit der Bohrspindel 5 gekoppelten Bohrstellung.
Befindet sich die Kupplungsstange 14 in der Spannstellung,
ist die Drehlage der Kupplungsstange 14 durch das Maschinengehäuse 4 als
Bezugssystem festgelegt, so dass bei einem Antrieb der Bohrspindel 5 der
Futterkörper 6 mit dem Spannkonus 7 und
dem Backenhalter 8 verdreht wird, was dazu führt,
dass der Mitnehmer 11 in der Gewindebuchse 12 spindelt
und die Drehung der Bohrspindel 5 in eine Verstellung der
Spannbacken 10 in ihren Führungsaufnahmen 9 umsetzt.
In der Bohrstellung ist die Kupplungsstange 14 mit der Bohrspindel 5 drehfest
gekuppelt, so dass im Bohrbetrieb die Lage der Spannbacken 10 festgelegt
ist und eine Lockerung der Einspannung nicht erfolgen kann. Bei
einstückiger Ausbildung der Gewindebuchse 13 mit
dem Futterkörper 6 ist die Kupplungsstange 14 drehfest
mit dem Mitnehmer 11 gekoppelt (13), während
andernfalls die Kopplung über die separate Gewindebuchse 13 erfolgt.
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Um
das Zusammenwirken der Kupplungsstange 14 mit dem Maschinengehäuse 4 einerseits und
der Bohrspindel 5 andererseits zu vereinfachen, ist an
dem der Gewindebuchse 13 abgewandten Ende der Kupplungsstange 14 eine
Kupplungsscheibe 15 ausgebildet, die in der Spannstellung
dem Maschinengehäuse 4 und in der Bohrstellung
der Bohrspindel 5 anliegt. Die Kupplungsscheibe 15 weist
dabei bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel
auf beiden Seiten jeweils eine Stirnverzahnung 16 zum Zusammenwirken
mit Gegenverzahnungen 17 des Maschinengehäuses 4 und
der Bohrspindel 5 auf, die im übrigen zur Vereinfachung des
Gesamtaufbaus der Bohrvorrichtung einstückig mit dem Futterkörper 5 des
Bohrfutters 3 ausgestaltet sein kann.
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In
den 4 und 5 sind Ausführungsbeispiele
gezeigt, bei denen die Kupplungsstange 14 mit der Kupplungsscheibe 15 insgesamt
relativ zu der Gewindebuchse 13 und dem Mitnehmer 11 verstellt wird;
die erforderliche axiale Verstellung zum Schalten zwischen der Bohrstellung
und der Spannstellung lässt sich dabei aber auch generieren,
indem lediglich die Kupplungsscheibe 15 als Teil der Kupplungsstange 14 auf
dieser zwischen der Spannstellung und der Bohrstellung verstellt
wird. Die drehfeste Verbindung der Kupplungsstange 14 mit
der Gewindebuchse 13 erfolgt bei den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen,
indem die Gewindebuchse 13 in ihrem der Kupplungstange 14 zugewandten Büchsenboden
eine nicht kreisrunde Öffnung aufweist, in die die Kupplungsstange 14 mit
korrespondierendem Querschnitt eingreift, also beispielsweise an
dem betreffenden Ende der Kupplungsstange 14 ein Sechskant
zum Zusammenwirken mit einer Sechskantaufnahme der Gewindebuchse 13 ausgestaltet
ist und damit die Kupplungsstange 14 außenseitig
von der Gewindebuchse 13 umgriffen ist. Denkbar ist es
selbstverständlich auch, dass die Kupplungsstange 14 die
Gewindebuchse 13 außenseitig umgreift.
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Ebenfalls
zur Erhöhung der Sicherheit im Bohrbetrieb dient eine zwischen
dem Maschinengehäuse 4 und der Kupplungsstange 14 angeordnete Feder 18,
die die Kupplungsstange 14 in Richtung der Bohrstellung
beaufschlagt.
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Der Übergang
aus dieser Bohrstellung in die Spannstellung erfordert eine Verschiebung
der Kupplungsstange 14 relativ zu der Bohrspindel 5 und
zu dem Maschinengehäuse 4 unter der Kontrolle
des Nutzers der Bohrvorrichtung 1. Dazu ist am Maschinengehäuse 4 ein
von außen zugänglicher Schalter 19 vorgesehen,
der neben der rein mechanischen Verstellung der Kupplungsstange 14 selbstverständlich
zugleich auch auf das Antriebssystem einwirken kann im Sinne einer
Begrenzung der Drehzahl, um so einen hochtourigen Betrieb der Bohrvorrichtung 1 zum Öffnen
und Schließen des Bohrfutters 3 zu vermeiden.
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Die 5 und 6 zeigen
Ausführungsformen, bei denen zur Verstellung der Kupplungsstange 14 ein
Elektromagnet 20 vorgesehen ist, der zweckmäßigerweise
dem Maschinengehäuse 4 zugeordnet ist, während
die Kupplungsstange 14 aus einem magnetischen Material
besteht. Der Schalter 19 dient dann zum Ein und Ausschalten
des Elektromagneten 20.
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Alternativ
besteht auch die in der 7 gezeigte Möglichkeit
einer rein mechanischen Verstellung der Kupplungsstange 14 mittels
eines als Druckschalter 21 ausgestalteten Schalters 19,
der von einer den Druckschalter 21 in die der Bohrstellung
entsprechenden Ruhelage verstellbare Feder beaufschlagt ist. Bei
der in der 7 gezeigten Ausführungsform
kann der Nutzer damit den Druckschalter 21 niederdrücken
und so die Kupplungsstange 14 axial nach hinten in die
Spannstellung verstellen und dann mittels des Antriebs der Bohrspindel 5 die
Verdrehung des Mitnehmers 11 bewirken. Um dabei dem Nutzer
eine gleichzeitige Betätigung des Druckschalters 21 und
des Bohrspindelantriebs zu ersparen, besteht die in der 8 gezeigte
Möglichkeit, dem Druckschalter 21 einen Schieber 22 zur
Festlegung seiner aus der Ruhelage ausgelenkten Lage zuzuordnen.
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9 zeigt
eine Ausführungsform, bei der der Schalter 19 unmittelbar
als Schiebeglied ausgestaltet, dem zweckmäßigerweise
zwei Rastpositionen korrespondierend zur Bohrstellung und zur Spannstellung
zugeordnet sind.
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Die 10 zeigt
eine Ausführungsform, bei der im Maschinengehäuse 4 ein
Stabilitätsskelett 23 ausgebildet ist, um die
höhere Belastung des in der Regel aus Kunststoff gefertigten
Maschinengehäuses 4 im Hinblick auf die Betätigung
der Kupplungsstange 14 berücksichtigen zu können.
Dieses Stabilitätsskelett 23 kann aus einem härteren
Kunststoff oder aus Metall bestehen. Bei diesem in der 10 gezeigten
Ausführungsbeispiel ist im Druckschalter 21 eine
Rastaufnahme 24 und am Maschinengehäuse 4 ein
Raststift 25 vorgesehen, der mittels eines Schaltstiftes 26 verstellbar
ist; der Raststift 25 ist mittels einer Rastfeder in Richtung
der Rastaufnahme 24 beaufschlagt, deren Vorspannung einstellbar
ist. Mittels eines Drehmomentbegrenzers 29 wird also bei Überschreiten
eines einstellbaren Drehmoments der Raststift 25 verstellt
und durch den Druckschalter 21 freigegeben. Der Nutzer
hat also auch hier die Möglichkeit, zunächst den
Druckschalter 21 zu betätigen und die Spannstellung
der Kupplungsstange 14 einzustellen, wobei diese Stellung
beibehalten bleibt durch das Zusammenwirken des federbeaufschlagten
Raststiftes 25 mit der Rastaufnahme 24 des Druckschalters 21.
Der Nutzer kann dann mittels des Antriebes der Bohrmaschine 2 die
Verdrehung der Bohrspindel 5 und damit das Öffnen
und Schließen des Bohrfutters 3 bewirken. Nach
erfolgter Verstellung der Spannbacken 10 wird der Schaltstift 26 betätigt
und unter der Wirkung der Feder 18 die Kupplungsstange 14 in
die Bohrstellung verstellt, oder der Drehmomentbegrenzer 29 spricht
an und bewirkt diese Verstellung.
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Die 11 und 12 veranschaulichen eine
mögliche Integration des Schalters 15 bzw. Druckschalters 21 in
das Maschinengehäuse in der Nähe des Drehwahlschalters,
so dass für den Nutzer die Möglichkeit der Einhandbedienung
besteht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bohrvorrichtung
- 2
- Bohrmaschine
- 3
- Bohrfutter
- 4
- Maschinengehäuse
- 5
- Bohrspindel
- 6
- Futterkörper
- 7
- Spannkonus
- 8
- Backenhalter
- 9
- Führungsaufnahmen
- 10
- Spannbacken
- 11
- Mitnehmer
- 12
- Gewindeabschnitt
- 13
- Gewindebuchse
- 14
- Kupplungsstange
- 15
- Kupplungsscheibe
- 16
- Stirnverzahnung
- 17
- Gegenverzahnung
- 18
- Feder
- 19
- Schalter
- 20
- Elektromagnet
- 21
- Druckschalter
- 22
- Schieber
- 23
- Stabilitätsskelett
- 24
- Rastaufnahme
- 25
- Raststift
- 26
- Schaltstift
- 27
- Steuerfläche
- 28
- Steuerkurve
- 29
- Drehmomentbegrenzer
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102005012534
A1 [0002]
