DE10252738B4

DE10252738B4 - Mehrspindel-Bohraggregat mit einer Einrichtung zum Festsetzen der Spindeln, solche Einrichtung und deren Verwendung

Info

Publication number: DE10252738B4
Application number: DE10252738A
Authority: DE
Inventors: Christoph Zeller; Armin Bührer
Original assignee: Benz GmbH Werzeug und Maschinenbau KG
Current assignee: Benz GmbH Werzeug und Maschinenbau KG
Priority date: 2002-10-16
Filing date: 2002-11-13
Publication date: 2005-10-06
Anticipated expiration: 2022-11-14
Also published as: DE20217499U1; DE10252738A1

Abstract

Bohraggregat (1) mit einem Gehäuse (3), mehreren in dem Gehäuse (3) achsparallel angeordneten Spindeln (2), die Spindeln (2) axialfest und drehfrei lagernden Spindelpatronen (14), jeweils einem auf eine Spindelpatrone (14) wirkenden Zustellantrieb zum wahlweisen axialen Verlagern der Spindel (2) zwischen einer Ruheposition und einer Arbeitsposition, einer Einrichtung (29) zum Festsetzen der Spindelpatrone (14) mit der Spindel (2) zumindest in der Arbeitsposition und einem auf zumindest eine, sämtliche oder Gruppen von Spindeln (2) wirkenden Vorschubantrieb (12) und Drehantrieb (9, 10), dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (29) zum Festsetzen der Spindelpatrone (14) wenigstens ein zwischen der Spindelpatrone (14) und einem stationären Gehäuseteil (18) mit Spiel angeordnetes Rastelement (30) aufweist, welches mit einem axial zwischen einer Ruhestellung und einer Arbeitsstellung beweglichen Stellglied (25) derart zusammenwirkt, daß es zwischen einer die Spindelpatrone (14) axial freigebenden Ruhestellung und einer die Spindelpatrone (14) axial festsetzenden Arbeitsstellung, in welcher das Rastelement (30) in das Gehäuseteil (18) rastend...

Description

Die Erfindung betrifft ein Bohraggregat mit einem Gehäuse, mehreren in dem Gehäuse achsparallel angeordneten Spindeln, die Spindeln axialfest und drehfrei lagernden Spindelpatronen, jeweils einem auf eine Spindelpatrone wirkenden Zustellantrieb zum wahlweisen axialen Verlagern der Spindel zwischen einer Ruheposition und einer Arbeitsposition, einer Einrichtung zum Festsetzen der Spindelpatrone mit der Spindel zumindest in der Arbeitsposition und einem auf zumindest eine, sämtliche oder Gruppen von Spindeln wirkenden Vorschubantrieb und Drehantrieb. Sie ist ferner auf eine Einrichtung zum Festsetzen wenigstens einer axial verlagerbaren Spindelpatrone mit einer in der Spindelpatrone axialfest und drehfrei gelagerten Spindel der vorgenannten Art sowie auf deren Verwendung gerichtet.
Derartige Bohraggregate dienen zur gleichzeitigen Bearbeitung bzw. Erzeugung von Bohrungen, die in definierter geometrischer Zuordnung in ein Werkstück einzubringen sind, wobei unterschiedliche, jedoch ähnliche Anordnungen der Bohrungen untereinander möglich sind. Das Bohraggregat weist eine Vielzahl von achsparallel angeordneten Spindeln auf, um die in einem Werkstück zu erzeugenden Bohrungen in einem einheitlichen, ständig wiederkehrenden Lochbild oder Raster anzuordnen. Es können sämtliche Spindeln oder nur einzelne oder Gruppen von Spindeln entsprechend der konkreten Bearbeitungsaufgabe aus der Ruhelage in eine Arbeitsposition zugestellt werden. Hierzu ist jeder Spindel ein insbesondere fluidischer, beispielsweise pneumatischer, Zustellantrieb und eine gegebenenfalls eigenständige Einrichtung zum Festsetzen der Spindelpatrone mit der Spindel in der Arbeitsposition zugeordnet. Der Vorschub der Spindeln während des Bohrvorgangs geschieht durch einen auf zumindest eine, sämtliche oder Gruppen von in der Arbeitsposition befindliche Spindeln wirkenden Vorschubantrieb, welcher unabhängig von dem Zustellantrieb ist. Der Vorschubantrieb ist nicht notwendigerweise Bestandteil des Bohraggregates, sondern kann auch extern vorgesehen sein. Ferner sind die Spindeln mit einem Drehantrieb ausgestattet. Es werden somit sämtliche Spindeln bzw. Bohrwerkzeuge angetrieben, jedoch arbeiten nur diejenigen Spindeln, die zuvor in die Arbeitsposition zugestellt worden sind. Die Auswahl der Arbeitsspindeln und ihre Zustellung erfolgt über eine programmierbare Steuerung.
Solche Bohraggregate werden vornehmlich in der Holz verarbeitenden Industrie, insbesondere in der Möbelindustrie, zum Anbringen von Lochreihen für die Auflager von Gefach- und Regalböden, zur Erzeugung von Dübellöchern etc. verwendet. Da solche Löcher in engem Raster angeordnet sind, zwingt dies zu einer entsprechend engen Anordnung der Spindeln. In der Praxis hat sich ein Lochabstand von 32 mm durchgesetzt, wodurch dieses Maß als Spindelabstand vorgegeben ist. Diese enge Bauweise zwingt dazu, die Haltekraft zum Festsetzen der Spindel intern zu realisieren, da von außen eingreifende Sperren, Verriegelungen oder dergleichen aus Platzgründen ausscheiden.

Bei herkömmlichen Bohraggregaten dieser Art ( DE 198 29 814 A1 ) dient der Zustellantrieb zugleich zum Erzeugen der Haltekraft, welche beispielsweise pneumatisch bzw. über Federelemente erzeugt. Nachteilig ist, daß die Vorschubkraft und -geschwindigkeit und somit die Leistung solcher Bohraggregate beschränkt sind. Hinzukommt, daß der zum Halten der Spindeln in der Arbeitsposition erforderliche, verhältnismäßig hohe pneumatische Druck Dichtungsprobleme mit sich bringt und es sich ferner um eine elastische Einspannung nach Art einer Fluidfeder handelt.

Die DE 101 07 861 A1 beschreibt ein Mehrspindel-Bohraggregat, bei dem die Einrichtung zum Festsetzen der Spindelpatronen mit den gelagerten Spindeln in der Arbeitsposition ein zwischen der Spindelpatrone und dem Gehäuse angeordnetes Klemmstück aufweist, welches mittels Fluiddruck in eine selbsthemmende Klemmlage bringbar und mittels einer ebenfalls fluidisch erzeugten Rückstellkraft lösbar ist. Das bekannte Bohraggregat weist eine gegenüber dem Bohraggregat gemäß der DE 198 29 814 A1 erheblich höhere Leistung infolge des die Spindeln in der Arbeitsposition axial reibschlüssig festsetzenden Klemmstücks auf. Indes sind auch hier die auf die Spindeln in der Arbeitsposition wirkenden Haltekräfte begrenzt und sind die an der reibschlüssig wirkenden Festsetzung zwischen der Spindelpatrone bzw. dem Gehäuse beteiligten Bauteile erhöhtem Verschleiß ausgesetzt, wobei der Verschleiß mit wachsender Haltekraft bzw. mit wachsender Vorschubkraft der Spindeln zunimmt. Bei einem im Versagensfall notwendigen Austausch der Einrichtung zum Festsetzen der Spindelpatronen mit dem in einer innenseitig des Gehäuses vorgesehenen Ausnehmung angeordneten Klemm stück muß das gesamte Bohraggregat demontiert werden, was relativ zeit- und kostenintensiv ist.

Ausgehend von dem Stand der Technik nach der DE 101 07 861 A1 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Leistung des Mehrspindel-Bohraggregates mit einer Einrichtung zum Festsetzen der Spindelpatronen mit den Spindeln unter Vermeidung der vorgenannten Nachteile zu erhöhen. Sie ist ferner auf eine solche Einrichtung und auf deren Verwendung gerichtet.

Der erste Teil dieser Aufgabe wird bei einem Bohraggregat der vorgenannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Einrichtung zum Festsetzen der Spindelpatrone wenigstens ein zwischen der Spindelpatrone und einem stationären Gehäuseteil mit Spiel angeordnetes Rastelement aufweist, welches mit einem axial verlagerbaren, zwischen einer Ruhestellung und einer Arbeitsstellung beweglichen Stellglied derart zusammenwirkt, daß es zwischen einer die Spindelpatrone axial freigebenden Ruhestellung bzw. Lösestellung und einer die Spindelpatrone axial festsetzenden Arbeitsstellung bzw. Raststellung, in welcher das Rastelement in das Gehäuseteil rastend eingreift, um eine zur Spindel senkrechte Achse verkippbar ist.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird eine mechanische Verrastung der die Spindel aufnehmenden Spindelpatrone erreicht, wobei aufgrund des formschlüssigen Eingriffs des Rastelementes in das stationäre Gehäuseteil in der Arbeitsposition der Spindel eine verschleißunempfindliche Festlegung der Spindel gewährleistet wird. Die auf diese Weise durch das Rastelement aufgenommenen Haltekräfte, welche betragsmäßig den von der Spindel bei der Bearbeitung aufgenommenen Reaktionskräften entsprechen, lassen sich gegenüber dem Stand der Technik wesentlich erhöhen, so daß die Leistung des Bohraggregates verbessert wird und auch bei Werkstücken aus harten Werkstoffen größere Vorschübe erzielt werden können.

Das Stellglied ist vorzugsweise mittels Fluiddruck zwischen seiner Ruhe- und seiner Arbeitsstellung verschieblich, wie es an sich aus der DE 101 07 861 A1 bekannt ist. Während die Verstellung des axial beweglichen Stellglieds in diesem Fall fluidisch, z.B. hydraulisch, hydropneumatisch oder insbesondere pneumatisch geschieht, erfolgt der Eingriff des mit dem Stellglied zusammenwirkenden Rastelements in das Gehäuseteil rein mechanisch.

Der formschlüssige Kontakt des Rastelementes mit dem Gehäuse kann insbesondere dadurch gewährleistet sein, daß das Rastelement in seiner Arbeitsstellung in eine innenseitige Ausnehmung des Gehäuseteils rastend eingreift.

In bevorzugter Ausführung steht das Rastelement und/oder das Stellglied in Richtung seiner Ruhestellung (Lösestellung) unter Wirkung einer Rückstellkraft, wobei insbesondere eine elastische Rückstellung des Rastelementes und/oder des Stellgliedes vorgesehen ist, welche von einer elastischen Rückstelleinrichtung aufgebracht wird. Das Rastelement wird somit durch mechanisches Zusammenwirken mit dem Stellglied, z.B. durch Kontakt mit dem Stellglied, nach axialer Verlagerung desselben in Richtung des Rastelementes in Richtung seiner Arbeitsposition gedrängt und gelangt dadurch bei der in die Arbeitsposition verlagerten Spindel in formschlüssigen Eingriff zwischen der Spindelpatrone und dem Gehäuseteil. Bei axialer Verlagerung des Stellglieds von dem Rastelement fort wird das Rastelement hingegen durch die insbesondere elastische Rückstellkraft in die Ruheposition (Löseposition) zurückgestellt, in der es die Spindelpatrone bezüglich dem Gehäuseteil axial freigibt und die Spindel somit zwischen der Arbeitsposition und der Ruheposition verstellbar ist.

Das Stellglied ist vorzugsweise von einem am Außenumfang der Spindelpatrone geführten Stellkolben gebildet, welcher insbesondere zwischen einem Anschlag an der Spindelpatrone und dem Rastelement in seiner Arbeitsstellung verschieblich ist. Das Stellglied ist insbesondere sowohl an seiner dem Rastelement zugewandten Seite als auch an seiner dem Rastelement abgewandten Seite mit Fluiddruck beaufschlagbar, wobei das Stellglied sowohl gegen das Gehäuse als auch gegen die Spindelpatrone abgedichtet ist. Bei einer solchen erfindungsgemäßen Ausgestaltung wirkt der Fluiddruck zum Verlagern der Spindel in Richtung der Arbeitsposition auf die in Vorschubrichtung hintere Stirnfläche des Stellglieds, während der Fluiddruck zum Verlagern der Spindel in Richtung der Ruheposition auf die vordere Stirnfläche des Stellglieds wirkt, so daß das Stellglied nicht nur auf der Spindelpatrone axial verlagerbar ist, sondern auch gemeinsam mit der Spindel bzw. der diese aufnehmenden Spindelpatrone mittels Fluiddruck zwischen der Arbeits- und der Ruheposition verlagerbar ist, wobei das Stellglied in seiner Arbeitsposition mit dem Rastelement in Kontakt tritt und letzteres in rastenden Eingriff zwischen der Spindelpatrone und dem Gehäuseteil bringt.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, daß das Rastelement zwischen seiner Ruhe- und seiner Arbeitsstellung um eine zur Spindel senkrechte Achse verkippbar ist.

Das Stellglied weist in diesem Fall vorzugsweise an seiner dem Rastelement zugewandten Seite eine Anlaufschräge auf, um das Rastelement von der Ruhestellung (Lösestellung) in die Arbeitsstellung (Raststellung) zu verkippen. Beim An laufen des Stellglieds mit seiner Anlaufschräge gegen das insbesondere elastisch in Richtung seiner Ruhestellung (Lösestellung) vorbelastete Rastelement unter Wirkung des Fluiddrucks gelangt das Rastelement somit rein mechanisch durch Verkippen desselben in rastenden Eingriff zwischen der Spindelpatrone und dem Gehäuseteil.

Das Rastelement ist bevorzugt ebenfalls am Außenumfang der Spindelpatrone angeordnet und liegt an seiner dem Stellglied abgewandten Seite zumindest in der Arbeits- (Raststellung) gegen einen als axiales Widerlager dienenden Anschlag an der Spindelpatrone an, so daß das in der Arbeitsstellung sich mit der Ausnehmung in dem Gehäuseteil im Eingriff befindliche Rastelement die während der Bearbeitung auf die Spindel wirkenden Axialkräfte in das Gehäuseteil einleitet. Der Anschlag des Rastelementes an der Spindelpatrone kann zugleich als Anschlag der Spindelpatrone an dem Gehäuseteil in der Arbeitsposition dienen und z.B. als umlaufender Wellenbund der Spindelpatrone ausgebildet sein.

In bevorzugter Ausführung ist vorgesehen, daß das Rastelement an seinem dem Stellglied zugewandten Abschnitt eine Anlaufschräge aufweist, um von dem Stellglied, welches insbesondere ebenfalls mit einer zu der Anlaufschräge des Stellglieds komplementären Anlaufschräge ausgestattet ist, einwandfrei von der Ruhe- (Lösestellung) in die Arbeits- (Raststellung) verkippt zu werden.

Um für eine stabile Ruhestellung des Rastelementes zu sorgen, weist dieses vorzugsweise an seinem Mittelabschnitt innenseitig eine zum Außenumfang der Spindelpatrone komplementäre Führungsfläche auf. An seinem dem Stellglied abgewandten und der Spindelpatrone zugewandten Abschnitt ist das Rastelement zweckmäßig ballig ausgebildet, um die in diesem Bereich beim Verkippen des Rastelementes wirkenden Reibungskräfte zu minimieren.

Eine bevorzugte Ausführung sieht vor, daß sich das Rastelement im wesentlichen kreissegmentförmig um einen Teil des Außenumfangs der Spindelpatrone erstreckt. Hierbei können insbesondere mehrere Rastelemente vorgesehen sein, die um den Umfang der Spindelpatrone verteilt angeordnet und vorzugsweise von Distanzstücken radial beabstandet sind. Letztere erstrecken sich bevorzugt ebenfalls im wesentlichen kreissegmentförmig um jeweils einen Teil des Außenumfangs der Spindelpatrone. Die Rastelemente und die Distanzstücke sind zweckmäßig in Umfangsrichtung der Spindelpatrone alternierend angeordnet, so daß die Spindel in der Arbeitsposition von den Rastelementen an mehreren, insbesondere äquidistanten Umfangsbereichen festgesetzt wird.

Zum Aufbringen der elastischen Rückstellkraft ist bei einer solchen Ausführungsform vorzugsweise vorgesehen, daß die Rastelemente mittels einer sie umfangsseitig umschließenden Feder, z.B. einer Wurmfeder, radial in Richtung ihrer Ruhe- (Lösestellung) belastet sind. Die Feder kann hierbei in einer sowohl in den Rastelementen als auch in den Distanzstücken an deren der Spindelpatrone abgewandten Seite angeordneten Umfangsnut angeordnet sein.

In Weiterbildung ist vorgesehen, daß die Spindelpatrone eine als Kippachse für das Rastelement dienende, im wesentlichen stufenförmige Querschnittsverengung aufweist. Dabei ist die Querschnittsverengung bevorzugt als Umfangsnut ausgebildet und weist an ihrer dem Rastelement abgewandten Seite eine dem Rastelement in der Arbeitsstellung als Widerlager dienende Schräge auf, welche zugleich als Führungsfläche des dem Stellglied abgewandten Abschnittes des Rastelementes beim Verkippen zwischen der Arbeits- und der Ruhestellung dient.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführung ist anstelle eines um eine zur Spindel senkrechte Achse verkippbaren Rastelementes vorgesehen, daß das Rastelement als radial verlagerbarer Wälzkörper ausgebildet ist, welcher nach Art einer Kugelsperre wirkt.

Das in Form eines Walzkörpers ausgestaltete Rastelement kann in diesem Fall beispielsweise kreiszylindrisch ausgebildet sein und ist vorzugsweise kugelförmig, wobei es in einer Aufnahme der Spindelpatrone bzw. eines mit dieser fest verbundenen separaten Teils, wie einer Hülse, radial verlagerbar, aber axialfest gehalten ist.

Das Stellglied weist bevorzugt an seiner dem Walzkörper zugewandten Seite eine Anlaufschräge auf, um den Wälzkörper von der Ruhestellung (Lösestellung) in die Arbeitsstellung (Raststellung) radial zu verlagern. Beim Anlaufen des insbesondere elastisch in Richtung seiner Ruhestellung (Lösestellung) vorbelasteten Stellglieds mit seiner Anlaufschräge gegen den Wälzkörper unter Wirkung des Fluiddrucks gelangt der Wälzkörper somit rein mechanisch durch radiale Verlagerung desselben nach außen in rastenden Eingriff zwischen der Spindelpatrone und dem Gehäuseteil. Der in der Arbeitsstellung sich mit der Ausnehmung in dem Gehäuseteil im Eingriff befindliche, nach Art einer Kugelsperre wirkende Wälzkörper leitet infolge seiner axialfesten Halterung in der Aufnahme des Spindelgehäuses die während der Bearbeitung auf die Spindel wirkenden Axialkräfte somit in das Gehäuseteil ein.

In bevorzugter Ausführung ist vorgesehen, daß die Aufnahme mit dem Wälzkörper in einer fest mit der Spindelpatrone verbundenen Hülse angeordnet ist, welche an ihrer dem Stellglied abgewandten Seite zugleich als Anschlag der Spindelpatrone an dem Gehäuseteil in der Arbeitsposition dient. Eine solche Ausgestaltung sorgt für einen konstruktiv einfachen Aufbau der Spindelpatrone unter Gewährleistung eines Austausches der Kugelsperre.

In weiterhin vorteilhafter Ausgestaltung schließt sich an die Hülse eine fest mit der Spindelpatrone verbundene Führungshülse an, an deren Außenseite das Stellglied axial verschiebbar geführt ist, wobei die Führungshülse vorzugsweise einen Anschlag für das Stellglied in dessen Ruhestellung aufweist. Der Anschlag des Stellglieds in seiner Arbeitsstellung kann einerseits unmittelbar von dem in die Arbeitsstellung radial nach außen verlagerten Wälzkörper, andererseits von der mit der Aufnahme des Wälzkörpers versehenen Hülse gebildet sein, was den Vorteil aufweist, daß der Wälzkörper stets um einen fest vorgegebenen, von der Dicke des Stellglieds im Bereich des Wälzkörpers in der Anschlagstellung des Stellglieds abhängigen radialen Abstand in rastenden Eingriff mit dem Gehäuseteil gebracht wird.

Die Führungshülse dient bevorzugt zugleich als Anschlag der Spindelpatrone an dem Spindelgehäuse.

Zum Aufbringen der elastischen Rückstellkraft ist bei einer solchen Ausführungsform vorzugsweise vorgesehen, daß das Stellglied mittels einer zwischen der Hülse mit der Aufnahme des Wälzkörpers und dem Stellglied angeordneten Feder in Richtung seiner Ruhestellung vorbelastet ist. Die Feder kann insbesondere als Schraubenfeder ausgebildet sein.

In vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, daß mehrere, um den Umfang der Spindelpatrone verteilt angeordnete Aufnahmen mit je einem radial verlagerbaren Wälzkörper ange ordnet sind, so daß die Spindel in der Arbeitsposition von den als Wälzkörper, insbesondere Kugeln, ausgebildeten Rastelementen an mehreren, insbesondere äquidistanten Umfangsbereichen festgesetzt wird.

In bevorzugter Ausführung ist unabhängig von der konkreten Ausgestaltung des Rastelementes vorgesehen, daß die Spindeln jeweils in einem separaten, in je einer Aufnahme des Gehäuses angeordneten Spindelgehäuse gelagert und die Spindelpatronen jeweils an der Außenseite des Spindelgehäuses zwischen dem Anschlag an dem Gehäuseteil und einem Anschlag an dem Spindelgehäuse geführt sind. Dabei geschieht der Antrieb der Spindeln vorzugsweise mittels Spindelantriebswellen, welche in dem Spindelgehäuse gelagert sind und mit den Spindeln in drehfestem, aber axialfreien Eingriff stehen. Die Spindelpatronen sind zweckmäßig gegen die Spindelgehäuse abgedichtet, um für eine Verlagerung der Spindelpatronen mit den Spindeln zwischen der Arbeits- und der Ruheposition mittels Fluiddruck zu sorgen und ein Entweichen des Fluids während der Verlagerung der Spindeln zu vermeiden.

Während das mit dem Rastelement in Arbeitsstellung in Eingriff tretende Gehäuseteil selbstverständlich auch einstükkig mit dem Gehäuse ausgebildet sein kann, ist in bevorzugter Ausführung vorgesehen, daß das Gehäuseteil am werkzeugseitigen Ende des Gehäuses mittels von außen zugänglicher Haltemittel befestigt und die Spindelpatrone mit der Spindel nach Lösen der Haltemittel und Abnehmen des Gehäuseteils gemeinsam mit der Einrichtung zum Festsetzen der Spindel aus dem Gehäuse ausziehbar ist. Auf diese Weise ist eine einfache Demontage des Bohraggregates möglich, indem das Gehäuseteil vom werkzeugseitigen Ende des Gehäuses entfernt und die Spindel sodann gemeinsam mit der Spindelpatrone und der Einrichtung zum Festsetzen der Spindel aus dem Gehäuse ausgezogen wird. Dies ist einerseits hinsicht lich einer einfachen und kostengünstigen Wartung des Bohraggregates vorteilhaft, andererseits ist ein einfacher und schneller, modulartiger Austausch von Spindeln möglich, falls das Bohraggregat mit verschiedenartigen Spindeln betrieben werden soll.

Vorzugsweise ist je ein Gehäuseteil am werkzeugseitigen Ende je einer Aufnahme des Gehäuses mittels von außen zugänglicher Haltemittel befestigt, d.h. jeder Aufnahme des Gehäuses mit einer hierin angeordneten Spindel ist ein separates Gehäuseteil zugeordnet. Alternativ kann anstelle der einzelnen Gehäuseteile selbstverständlich auch ein einstükkiges Gehäuseteil vorgesehen sein, welches am werkzeugseitigen Ende des Gehäuses lösbar befestigt ist.

Das Gehäuseteil/die Gehäuseteile ist/sind vorteilhaft in den werkzeugseitigen Abschnitt der Aufnahmen des Gehäuses eingeschoben, wobei das Gehäuseteil/die Gehäuseteile zweckmäßig an der werkzeugseitigen Stirnseite des Gehäuses verschraubt ist/sind.

Die Erfindung betrifft auch eine Einrichtung zum Festsetzen wenigstens einer axial verlagerbaren Spindelpatrone mit einer in der Spindelpatrone axialfest und drehfrei gelagerten Spindel zumindest in der Arbeitsposition einer Vorrichtung mit einem Gehäuse, einem auf die Spindelpatrone wirkenden Zustellantrieb zum wahlweisen Verlagern der Spindel zwischen einer Ruheposition und der Arbeitsposition und einem auf die Spindel wirkenden Vorschubantrieb und Drehantrieb der vorgenannten Art.

Eine solche, erfindungsgemäß ausgebildete Einrichtung läßt sich mit den genannten Vorteilen wirkungsgleich insbesondere auch bei Werkzeugmaschinen mit nur einer axial verstellbaren Spindel einsetzen, wenn es darum geht, die Spindel aus einer Ruheposition im Gehäuse in eine Arbeitsposition, in der die Bearbeitung von Werkstücken erfolgt, zu verlagern und in der Arbeitsposition insbesondere formschlüssig festzusetzen.

Gleichermaßen läßt sich die erfindungsgemäße Einrichtung bei Linearantrieben, z.B. bei pneumatischen, hydropneumatischen oder hydraulischen Zylindern einsetzen, wenn es darum geht, die Kolbenstange in einer fest vorgegebenen Position formschlüssig festzusetzen. Von Vorteil ist hier insbesondere, daß die Arbeitsposition der Kolbenstange nicht wie beim Stand der Technik durch den Druck des Arbeitsfluids gehalten werden muß, was bei hohen Stellkräften aufgrund der Elastizität des Arbeitsfluids sowie der generellen Anfälligkeit von Druckfluidkreisläufen hinsichtlich Leckagen problematisch ist, sondern die Kolbenstange kann in einer fest vorgegebenen Arbeitsposition rastend festgesetzt werden, ohne daß die Haltekräfte von dem Arbeitsfluid aufzubringen sind. Selbstverständlich lassen sich auf einfache Weise mehrere Arbeitspositionen beispielsweise dadurch realisieren, daß das Gehäuseteil mit mehreren, axial beabstandeten Ausnehmungen ausgestattet ist, in welche das Rastelement wahlweise rastend eingreift.

Nachstehend ist die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen eines Bohraggregates unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 eine Ausführungsform eines Mehrspindel-Bohraggregates mit kippbaren Rastelementen unter Wiedergabe von drei benachbarten Spindeln im Schnitt;
2 einen Detailschnitt einer Einrichtung zum Fest setzen der Spindel des Bohraggregates gemäß 1 in der Arbeitsposition (Rast- bzw. Sperrposition);
3 einen der 2 entsprechenden Detailschnitt der Einrichtung in der Ruheposition (Löseposition);
4 eine perspektivische Detailansicht der Einrichtung gemäß 2 und 3 in der Arbeitsposition;
5 eine weitere Ausführungsform eines Mehrspindel-Bohraggregates unter Wiedergabe von zwei benachbarten Spindeln im Schnitt;
6 eine Stirnansicht der Ausführungsform des Mehrspindel-Bohraggregates in Richtung des Pfeils VI der 5;
7 eine Ausführungsform eines Mehrspindel-Bohraggregates mit nach Art einer Kugelsperre wirkenden Rastelementen unter Wiedergabe von zwei benachbarten Spindeln im Schnitt;
8 einen Detailschnitt einer Einrichtung zum Festsetzen der Spindel des Bohraggregates gemäß 7 in der Arbeitsposition (Rast- bzw. Sperrposition) und
9 einen der 8 entsprechenden Detailschnitt der Einrichtung in der Ruheposition (Löseposition);
Das in 1 dargestellte Bohraggregat 1 weist eine Mehrzahl von achsparallel in Reihe angeordneten Spindeln 2 auf, von denen in 1 drei wiedergegeben sind. Das Bohraggregat 1 weist ferner ein Gehäuse 3 mit mehreren achsparallel angeordneten, zylindrischen Aufnahmen 4 auf, in welchen jeweils ein Spindelgehäuse 5 für jede Spindel 2 angeordnet ist. Die Spindelgehäuse 5 sind am Boden der Aufnahmen 4 des Gehäuses 3 lösbar festgelegt und mittels Dichtringen 6 gegen das Gehäuse 3 fluiddicht abgedichtet. Die Spindelgehäuse 5 dienen zur Aufnahme eines Drehantriebs für die Spindeln, welcher das Drehmoment für ein Bohrwerkzeug 13a liefert. Der Drehantrieb weist beim vorliegenden Ausführungsbeispiel über Kugellager 7, 8 im Innern der Spindelgehäuse 5 gelagerte Spindelantriebswellen 10 auf, in welche die Spindeln 2 über einen profilierten, endseitigen Abschnitt 11 eingreifen. Die Spindeln 2 sind auf diese Weise axial verschieblich, aber drehfest mit dem Drehantrieb verbunden, dessen Drehmoment über an der den Spindeln 2 abgewandten Seite auf die Spindelantriebswellen 10 aufgesetzte Zahnräder 9 auf die Spindeln 2 übertragen wird. Der Vorschub der Spindeln 2 während der Bearbeitung wird mittels eines nicht dargestellten Vorschubantriebs realisiert, welcher in Richtung des Pfeils 12 auf das Gehäuse 3 wirkt.
An ihren dem Drehantrieb abgewandten Enden sind die Spindeln 2 mit einem Spannfutter 13 für ein entsprechendes Bohrwerkzeug 13a ausgestattet und jeweils in einer Spindelpatrone 14 axialfest und drehbar gelagert, was beispielsweise mittels eines Doppelkugellagers 15 geschehen kann. Jede Spindelpatrone 14 ist an der Außenseite des zugehörigen Spindelgehäuses 5 zwischen einem Anschlag 16 an dem Spindelgehäuse 5 und einem Anschlag 17 an einem werkzeugseitig an dem Gehäuse 3 festgelegten Gehäuseteil 18 in Form eines Gehäuserings verschiebbar geführt. Dabei sind die Spindelpatronen 14 gegen die Spindelgehäuse 5 mittels eines Dichtrings 19 fluiddicht abgedichtet.
Jedes Gehäuseteil 18 bzw. jeder Gehäusering ist am werkzeugseitigen Ende des Gehäuses 3 in je eine Aufnahme 4 des selben eingeschoben, so daß es mit der Stirnseite 20 des Gehäuses 3 fluchtet. Zur Abdichtung des Gehäuses 3 gegen das Gehäuseteil 18 ist letzteres mit einem in einer am Außenumfang ausgeformten Nut angeordneten Dichtring 21 ausgestattet. Das Gehäuseteil 18 weist ferner einen in einer am Innenumfang ausgeformten Nut angeordneten Dichtring 21a zur Abdichtung des Gehäuseteils 18 gegen die Spindelpatrone 14 auf. Der Dichtring 21a ist beispielsweise in Form einer Pneumatikdichtung gebildet. Das Gehäuseteil 18 ist an dem Gehäuse 3 mittels von außen zugänglicher Haltemittel, insbesondere Schrauben (vgl. 6), befestigt, welche in die Stirnseite 20 des Gehäuses 3 eingreifen (in 1 nicht gezeigt). Auf diese Weise ist die Spindelpatrone 14 mit der Spindel 2 nach Lösen der Schrauben (6) und Abnehmen des Gehäuseteils 18 gemeinsam mit einer weiter unten näher erläuterten Einrichtung zum Festsetzen der Spindel 2 aus dem Gehäuse 3 ausziehbar, so daß eine einfache und schnelle Wartung oder auch ein modulartigen Austausch verschiedenartiger Spindelsätze möglich wird.
Während sich die in 1 oben und unten dargestellten Spindeln 2 in einer aus dem Gehäuse 3 ausgezogenen Arbeitsposition befinden, befindet sich die in der Mitte wiedergegebene Spindel 2 in einer in das Gehäuse 3 eingeschobenen Ruheposition. Zum wahlweisen Verlagern einzelner, sämtlicher oder auch Gruppen von Spindeln 2 zwischen der Ruhe- und der Arbeitsposition ist ein fluidischer, vorzugsweise pneumatischer, Zustellantrieb vorgesehen. Hierzu bildet das Gehäuse 3 in seinem jeweils zwischen dem Gehäuseteil 18 und dem Anschlag 16 für die Spindelpatrone 14 am Spindelgehäuse 5 angeordneten Mittelabschnitt einen Fluidzylinder, z.B. einen Pneumatikzylinder, welcher über Fluidanschlüsse 22, 23 mit einem Druckfluid, z.B. Druckluft, beaufschlagbar ist. Die Fluidanschlüsse 22, 23 sind derart angeordnet, daß der Fluidanschluß 22 das Gehäuse 3 unmittelbar am Anschlag 16 durchsetzt, während der Fluidanschluß 23 das Gehäuse 3 unmittelbar an dem Gehäuseteil 18 durchsetzt.
Der Kolben des Fluidzylinders ist von einer an der dem Spindelgehäuse 5 zugewandten Seite der Spindelpatrone 14 fest mit dieser verbundenen, flanschartigen Hülse 24 in Verbindung mit einem Stellglied 25 in Form eines am Außenumfang der Hülse 24 der Spindelpatrone 14 geführten Stellkolbens 26 gebildet. Die Hülse 24 dient ferner zur verschieblichen Führung der Spindelpatrone 14 an der Außenseite des Spindelgehäuses 5. Der Stellkolben 26 ist mittels Dichtringen 27, 28 sowohl gegen die Hülse 24 der Spindelpatrone 14 als auch gegen die Innenwand des Gehäuses 3 abgedichtet. Auf diese Weise ist die Spindelpatrone 14 mit der in dieser über das Lager 15 axialfest gelagerten Spindel 2 durch Beaufschlagen des Fluidanschlusses 22 mit Druckluft aus dem Gehäuse 3 in die Arbeitsposition verlagerbar bzw. ausziehbar, während sie durch Beaufschlagen des Fluidanschlusses 23 mit einem Druckfluid in das Gehäuse 3 in die Ruheposition einschiebbar ist.
Um die Spindelpatrone 14 mit der Spindel 2 in der Arbeitsposition (obere und untere Spindel in 1) festsetzen zu können, weist das Bohraggregat 1 jeweils eine einer jeden Spindel 2 zugeordnete Einrichtung 29 zum Festsetzen der Spindelpatrone 14 auf, welche in 2 in der Arbeitsstellung und in 3 in der Ruhestellung im Detail wiedergegeben ist. Die Einrichtung 29 umfaßt einerseits das auf der Hülse 24 verschieblich geführte Stellglied 25, andererseits mehrere zwischen der Spindelpatrone 14 bzw. der Hülse 24 derselben und dem Gehäuseteil 18 angeordnete Rastelemente 30.
Das als Stellkolben 26 ausgebildete Stellglied 25 ist zwischen einer Ruhestellung, in der es dem als Anschlag 31 dienenden Flansch der Hülse 24 der Spindelpatrone 14 anliegt (mittlere Spindel in 1, 3) und einer Arbeitsstellung, in der es mit den Rastelementen 30 in Kontakt steht (obere und untere Spindel in 1, 2) mittels Fluiddruck axial verlagerbar.
Das Stellglied 25 bzw. der Stellkolben 26 wirkt mit den Rastelementen 30 derart zusammen, daß die Rastelemente 30 zwischen einer die Spindelpatrone 14 axial festsetzenden Arbeitsstellung (obere und untere Spindel in 1, 2), in welcher die Rastelemente 30 in eine Ausnehmung 32 an dem der Spindelpatrone 14 zugewandten Innenumfang des Gehäuseteils 18 rastend eingreifen, und einer die Spindelpatrone 14 axial freigebenden Ruhestellung (mittlere Spindel in 1, 3), in welcher sich die Rastelemente außer Eingriff mit der Ausnehmung 32 befinden, um eine zur Spindel 2 senkrechte Achse verkippbar sind. Hierzu weist der Stellkolben 26 an seiner den Rastelementen 30 zugewandten Seite eine Anlaufschräge 33 auf, während die Rastelemente 30 ihrerseits an ihrer dem Stellkolben 26 zugewandten Abschnitt eine zu der Anlaufschräge 33 des Stellkolbens 26 komplementäre Anlaufschräge 34 aufweisen. Die Rastelemente 30 sind ebenfalls wie der Stellkolben 26 am Außenumfang der Hülse 24 der Spindelpatrone 14 angeordnet und liegen in der Arbeitsstellung (obere und untere Spindel in 1, 2) gegen einen als axiales Widerlager dienenden Anschlag 35 an der Spindelpatrone 14 an. Der Anschlag 35 der Rastelemente 30 ist beim vorliegenden Ausführungsbeispiel von einem Umfangsbund eines fest mit der Spindelpatrone 14 verbundenen, ringförmigen Teil gebildet und dient zugleich als Anschlag 17 der Spindelpatrone 14 an dem Gehäuseteil 18 in der Arbeitsposition.
Um einerseits für ein einfaches Verkippen der Rastelemente 30 zwischen der Arbeitsposition (Rast- bzw. Sperrposition) und der Ruheposition (Löseposition), andererseits für eine stabile Ruhestellung der Rastelemente 30 zu sorgen, weisen die Rastelemente 30 an ihrem Mittelabschnitt innenseitig eine zum Außenumfang der Hülse 24 der Spindelpatrone 14 komplementäre Führungsfläche auf, während sie an ihrer dem Stellkolben 26 abgewandten und der Spindelpatrone 14 zugewandten Abschnitt mit einer balligen Kontur 36 ausgebildet sind. Zum gleichen Zweck ist bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel vorgesehen, daß die Spindelpatrone 14 im Bereich der Rastelemente 30 eine als Kippachse für die Rastelemente 30 dienende, im wesentlichen stufenförmige Querschnittsverengung 37 aufweist, welche nach Art einer Umfangsnut ausgebildet ist und an ihrer den Rastelementen 30 abgewandten Seite eine den Rastelementen 30 in der Arbeitsstellung als Widerlager dienende Schräge 38 aufweist.
Wie insbesondere aus 4 ersichtlich, erstrecken sich die Rastelemente 30 im wesentlichen kreissegmentförmig jeweils um einen Teil des Außenumfangs der Hülse 24 der Spindelpatrone 14, wobei sie um den Umfang der Hülse 24 verteilt angeordnet und von Distanzstücken 39 radial beabstandet sind. Die Distanzstücke 39, welche beim vorliegenden Ausführungsbeispiel aus fertigungstechnischen Gründen zweiteilig ausgebildet sind und von zwei in Axialrichtung miteinander in Kontakt stehenden Elementen 39a, 39b gebildet sind, erstrecken sich ebenfalls im wesentlichen kreissegmentförmig um einen Teil des Außenumfangs der Hülse 24 der Spindelpatrone 14, wobei die Rastelemente 30 und die Distanzstücke 39 in Umfangsrichtung der Hülse 24 der Spindelpatrone 14 alternierend angeordnet sind. Die Distanzstücke 39 dienen zugleich als Anschlag des Stellkolbens 26 in der Arbeitsstellung, in welcher die mit der Anlaufschräge 34 der Rastelemente 30 in Kontakt stehende Anlaufschräge 33 des Stellkolbens 26 die Rastelemente 30 rein mechanisch in ihrer verkippten Eingriffsposition mit der Ausnehmung 32 am Gehäuseteil 18 hält.
Die Rastelemente 30 stehen in Richtung ihrer Ruhestellung (vgl. auch 3) unter Wirkung einer elastischen Rückstellkraft, was mittels einer sowohl die Rastelemente 30 als auch die Distanzstücke 39 umfangsseitig umschließenden Feder 40 geschieht, die beim vorliegenden Ausführungsbeispiel nach Art einer Wurmfeder ausgebildet ist. Die Wurmfeder 40 ist in einer sowohl in den Rastelementen 30 als auch in den Elementen 39b der Distanzstücke 39 an ihren der Spindelpatrone 14 abgewandten Seite angeordneten Umfangsnut 41 angeordnet, so daß die Rastelemente 30 radial in Richtung ihrer Ruhestellung, in welcher sie sich außer Eingriff mit der im Gehäuseteil 18 ausgeformten Nut 32 und in Anlage am Außenumfang der Hülse 24 der Spindelpatrone 14 befinden, elastisch vorbelastet sind.
Nachstehend ist die Funktion des Bohraggregates 1 gemäß 1 bis 4 näher erläutert.
Zum Überführen der Spindel 2 von ihrer in 3 wiedergegebenen Ruheposition (vgl. auch mittlere Spindel in 1) in ihre in 2 und 4 dargestellte Arbeitsposition (vgl. auch obere und untere Spindel in 1) wird der Fluidanschluß 22 mit einem Druckfluid, z.B. Druckluft, beaufschlagt. An der den Rastelementen 30 abgewandten Seite des Stellkolbens 26 entsteht somit ein Überdruck, welcher den Stellkolben 26 von seiner Ruhestellung (3) axial in Richtung des werkzeugseitigen Endes der Spindel 2 in seine Arbeitsstellung (2) verlagert, in welcher er sich in Kontakt mit den Rastelementen 30 und diese in Kontakt mit dem Anschlag 35 an der Spindelpatrone 14 befinden. Bei fortwährendem Überdruck an der den Rastelementen 30 abgewandten Seite des Stellkolbens 26 wird die Spindelpatrone 14 mit der Spindel 2 somit in ihre in 2 und 4 dargestellte Arbeitsposition gebracht, in welcher die Spindelpatrone 14 an dem Anschlag 17 am Gehäuseteil 18 zur Anlage gelangt.
Die mit dem Anschlag 35 an der Spindelpatrone 14 dabei in Kontakt stehenden Rastelemente 30 werden von dem Stellkolben 26 über die korrespondierenden Schrägen 33, 34 um eine senkrecht zur Spindelachse angeordnete Achse in Radialrichtung verkippt, so daß sie in die Ausnehmung 32 des Gehäuseteils 18 rastend eingreifen und auf diese Weise die in Normalrichtung der Spindel 2 wirkenden Arbeitskräfte in das Gehäuse 2 einleiten, wobei die formschlüssige Verbindung der Spindelpatrone 14 mit dem Gehäuseteil 18 eine verschleißunempfindliche Selbsthemmung der Spindel 2 gewährleistet. Auf diese Weise lassen sich die durch die Rastelemente 30 aufgenommenen Haltekräfte der Spindel 2, welche betragsmäßig den von der Spindel 2 bei der Bearbeitung aufgenommenen Reaktionskräften entsprechen, sowohl gegenüber einer reibschlüssigen als auch gegenüber einer rein pneumatischen Festsetzung der Spindel 2 wesentlich erhöhen, so daß die Leistung des Bohraggregates 1 verbessert wird und auch bei harten Werkstoffen größere Vorschübe erzielt werden können.
Zum Überführen der Spindel 2 von ihrer in 2 und 4 dargestellten Arbeitsposition (vgl. auch obere und untere Spindel in 1) in ihre in 2 wiedergegebene Ruheposition (vgl. auch mittlere Spindel in 1) wird der Fluidanschluß 23 und somit der Stellkolben 26 an seiner den Rastelementen 30 zugewandten Seite mit einem Druckfluid, wie Druckluft, beaufschlagt. Der Stellkolben 26 wird somit axial von den Rastelementen 30 weg verlagert und gelangt mit dem Anschlag 31 am Flansch der Hülse 24 der Spindelpatrone 14 in Kontakt. Zugleich werden die Rastelemente 30 infolge der in Radialrichtung wirkenden elastischen Rückstellkraft der Wurmfeder 40 in die Ruhestellung überführt, in der sie sich außer Eingriff mit der Ausnehmung 32 im Gehäuseteil 18 und in flächiger Anlage an der Hülse 24 der Spindelpatrone 14 befinden. Bei fortwährendem Überdruck auf der den Rastelementen 30 zugewandten Seite des Stellkolbens 26 gelangt die Spindelpatrone 2 wieder in ihre in 3 wiedergegebenen Ruheposition, in der sie mit dem Anschlag 16 am Spindelgehäuse 5 in Kontakt tritt.
5 zeigt eine alternative Ausführungsform eines Bohraggregates 1, dessen den Bauteilen des Bohraggregates 1 gemäß 1 bis 4 entsprechende Bauteile mit identischen Bezugszeichen versehen sind. In 5 sind zwei Spindeln 2 des Bohraggregates 1 exemplarisch wiedergegeben, von denen sich die in 5 obere Spindel 2 in ihrer Ruheposition und die in 5 untere Spindel 2 in ihrer Arbeitsposition befindet.
Das Bohraggregat 1 gemäß 5 unterscheidet sich von dem in 1 bis 4 wiedergegebenen Bohraggregat 1 einerseits dadurch, daß die mit der Spindelpatrone 14 fest verbundene Hülse 24 keine den Rastelementen 30 als Kippachse dienende Querschnittsverengung aufweist, sondern die Rastelemente 30 sind um ihren in der Arbeitsstellung mit der Hülse 24 in Kontakt stehenden Bereich verkippbar. Andererseits sind die die Rastelemente 30 radial beabstandenden Distanzstücke 39 einteilig ausgebildet. Im übrigen entspricht die Wirkungsweise derjenigen des Bohraggregates 1 gemäß 1 bis 4.
Wie aus 6 ersichtlich, sind die jeweils einer Aufnahme 4 des Gehäuses 3 zugeordneten Gehäuseteile 18 mittels stirnseitig in dem Gehäuse 3 angeordneten Schrauben 42 lösbar befestigt, wobei die Schrauben 42 bezüglich der Gehäuseteile 18 versetzt angeordnet sind, so daß bis zu vier an einander angrenzende Gehäuseteile 18 von je einer Schraube 42 gehalten sind. Um die Gehäuseteile 18 vor Ausziehen aus dem Gehäuse 3 zu bewahren, übergreift der Kopf 43 jeder Schraube 42 sowohl die stirnseitige Kontur 44 der Aufnahme 4 im Gehäuse 3 als auch die mit diesem fluchtende Stirnseite der Gehäuseteile 18.
Nach Lösen der Schrauben 42 können die Gehäuseteile 18 somit einzeln aus den Aufnahmen 4 des Gehäuses 3 herausgezogen und die Spindelpatrone 14 mit der Spindel 2 und der Einrichtung 29 zum Festsetzen der Spindelpatrone 14 gemeinsam aus dem Gehäuse 3 ausgezogen werden, so daß eine einfache Wartung oder auch ein modulartiger Austausch verschiedenartiger Spindeln 2 möglich ist.
Die Befestigung der Gehäuseteile 18 an dem Gehäuse 3 des Bohraggregates 1 gemäß 1 bis 4 erfolgt auf entsprechende Weise.
Das in 7 dargestellte Bohraggregat 1 weist entsprechend den Bohraggregaten gemäß 1 und 5 eine Mehrzahl von achsparallel in Reihe angeordneten Spindeln 2 auf, von denen in 7 zwei wiedergegeben sind. Der Aufbau des Bohraggregates gemäß 7 entspricht im wesentlichen demjenigen der Bohraggregate gemäß 1 und 5, wobei gleiche bzw. gleichwirkende Bauteile mit identischen Bezugszeichen versehen sind. Das in 7 gezeigte Bohraggregat unterscheidet sich von den Bohraggregaten gemäß 1 und 5 hingegen durch eine andersartig ausgestaltete Einrichtung 29 zum Festsetzen der Spindelpatronen 14, welche anstelle der kippbaren Rastelemente 30 (1 bis 5) Rastelemente 30 aufweist, welche als radial verlagerbare Wälzkörper 45 in Form von Kugeln ausgebildet sind und nach Art einer Kugelsperre zwischen der Spindelpatrone 14 und dem Gehäuseteil 18 wirken.
Zum wahlweisen Verlagern einzelner, sämtlicher oder auch Gruppen von Spindeln 2 zwischen der (in 7 oberen) Ruhe- und der (in 7 unteren) Arbeitspostition ist wiederum ein fluidischer, vorzugsweise pneumatischer Zustellantrieb vorgesehen. Hierzu bildet das Gehäuse 3 des Bohraggregates 1 in seinem jeweils zwischen dem Gehäuseteil 18 und dem Anschlag 16 für die Spindelpatrone am Spindelgehäuse 5 angeordneten Mittelabschnitt einen Fluidzylinder, z.B. einen Pneumatikzylinder, welcher über Fluidanschlüsse 22, 23 mit einem Druckfluid, wie Druckluft, beaufschlagbar ist. Die Fluidanschlüsse 22, 23 sind derart angeordnet, daß der Fluidanschluß 22 das Gehäuse 3 unmittelbar am Anschlag 16 durchsetzt, während der Fluidanschluß 23 das Gehäuse 3 unmittelbar an dem Gehäuseteil 18 durchsetzt.
Wie insbesondere 8 und 9 zu entnehmen ist, ist der Kolben des Fluidzylinders von der über einen Dichtring 19 gegen das Spindelgehäuse 5 abgedichteten Spindelpatrone 14 in Verbindung mit einem axial verlagerbaren Stellglied 25 gebildet, welches wiederum als Stellkolben 26 ausgebildet ist. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Stellkolben 26 am Außenumfang einer fest mit der Spindelpatrone 14 verbundenen Führungshülse 48 mittels Fluiddruck verschiebbar, wobei zwischen der Führungshülse 48 und der Spindelpatrone 14 eine weitere, fest mit der Spindelpatrone verbundene Hülse 47 vorgesehen ist.
Die Hülse 47 weist mehrere, um den Umfang der Spindel 2 verteilt angeordnete Aufnahmen 46 auf, in welchen jeweils ein als Wälzkörper 46 bzw. als Kugel ausgebildetes Rastelement 30 radial verlagerbar, aber bezüglich der Spindelpatrone axialfest gehalten ist. Der Stellkolben 46 ist entlang der Außenseite der Führungshülse 48 zwischen einem Anschlag 31 an der Führungshülse 48 in der Ruhestellung (9) und einem Anschlag 50 an der der Führungshülse 48 zugewandten Seite der Hülse 47 in der Arbeitsstellung (8) verlagerbar. Die Führungshülse 48 dient zugleich als Anschlag 16 der Spindelpatrone 14 am Spindelgehäuse 5 in der Ruhestellung (9).
Der Stellkolben 26 ist mittels Dichtringen 27, 28 sowohl gegen das Gehäuse 3 des Bohraggregates 1 als auch gegen die Führungshülse 48 abgedichtet und weist an seiner dem in der Aufnahme 46 der Hülse 47 angeordneten Wälzkörper 45 zugewandten Seite eine Anlaufschräge 33 auf, um den Wälzkörper 45 bei axialer Verlagerung des Stellkolbens 26 zwischen seiner Arbeitsstellung (8), in welcher der Wälzkörper 45 in die Ausnehmung 32 in dem Gehäuseteil 18 rastend eingreift und die Spindelpatrone 14 somit in ihrer Arbeitsposition festsetzt, und seiner Ruhestellung (9), in welcher er sich außer Eingriff mit der Ausnehmung 32 befindet, radial hin- und herzubewegen. Der Stellkolben 26 ist ferner mittels einer zwischen ihm und der Hülse 47 angeordneten Schraubenfeder 49 elastisch in Richtung seiner Ruhestellung (9) vorbelastet.
Nachstehend ist die Funktion des Bohraggregates 1 gemäß 7 bis 9 näher erläutert.
Zum Überführen der Spindel 2 von ihrer in 9 wiedergegebenen Ruheposition (vgl. auch obere Spindel in 7) in ihre in 8 dargestellte Arbeitsposition (vgl. auch untere Spindel in 7) wird der Fluidanschluß 22 mit einem Druckfluid, z.B. Druckluft, beaufschlagt. An der den kugelförmigen Rastelementen 30 abgewandten Seite des Stellkolbens 26 entsteht somit ein Überdruck, welcher den Stellkolben 26 entgegen der von der Feder 49 bewirkten Rückstellkraft von seiner Ruhestellung (9) axial in Richtung des werkzeugseitigen Endes der Spindel 2 in seine Arbeits stellung (8) verlagert, wobei die als Wälzkörper 45 bzw. Kugeln ausgebildeten Rastelemente 30 entlang der Anlaufschräge 33 des Stellkolbens 26 radial nach oben in die Aufnahme 46 der fest mit der Spindelpatrone 14 verbundenen Hülse 47 hinein gedrängt werden. Bei fortwährendem Überdruck an der den Rastelementen 30 abgewandten Seite des Stellkolbens 26 wird die Spindelpatrone 14 mit der Spindel 2 infolge der axialen Komponente der zwischen der Anlaufschräge 33 des Stellkolbens 26 und dem Wälzkörper 45 wirkenden Andruckkraft in ihre in 8 dargestellte Arbeitsposition gebracht, in welcher die Spindelpatrone 14 an dem Anschlag 17 am Gehäuseteil 18 zur Anlage gelangt.
Die mit der Anlaufschräge 33 des Stellkolbens 26 in Kontakt stehenden Wälzkörper 45 werden von dem Stellkolben 26 weiter radial nach außen verlagert, so daß sie in die Ausnehmung 32 des Gehäuseteils 18 rastend eingreifen. Zugleich gelangt der Stellkolben 26 mit dem Anschlag 50 and der Hülse 47 in Kontakt. Auf diese Weise werden die in Normalrichtung der Spindel 2 wirkenden Arbeitskräfte in das Gehäuse 2 eingeleitet, wobei die formschlüssige Verbindung der Spindelpatrone 14 mit dem Gehäuseteil 18 eine verschleißunempfindliche Selbsthemmung der Spindel 2 gewährleistet. Derart lassen sich die durch die Rastelemente 30 aufgenommenen Haltekräfte der Spindel 2, welche betragsmäßig den von der Spindel 2 bei der Bearbeitung aufgenommenen Reaktionskräften entsprechen, sowohl gegenüber einer reibschlüssigen als auch gegenüber einer rein pneumatischen Festsetzung der Spindel 2 wesentlich erhöhen, so daß die Leistung des Bohraggregates 1 verbessert wird und auch bei harten Werkstoffen größere Vorschübe erzielt werden können.
Zum Überführen der Spindel 2 von ihrer in 8 dargestellten Arbeitsposition (vgl. untere Spindel in 7) in ihre in 9 wiedergegebene Ruheposition (vgl. auch obere Spindel in 7) wird der Fluidanschluß 23 und somit der Stellkolben 26 an seiner den Wälzkörpern 45 zugewandten Seite mit einem Druckfluid, wie Druckluft, beaufschlagt. Der Stellkolben 26 wird somit – von der elastischen Rückstellkraft der Feder 49 unterstützt – axial von den Wälzkörpern 45 weg verlagert und gelangt mit dem Anschlag 31 an der Führungshülse 48 der Spindelpatrone 14 in Kontakt. Zugleich werden die Wälzkörper entlang der Anlaufschräge 33 des Stellkolbens 26 in der Aufnahme 48 der Hülse 47 radial nach innen verlagert, wobei sie an der insbesondere abgeschrägten oder kugelig ausgebildeten Außenkante der Ausnehmung 32 in dem Gehäuseteil 48 abrollen und in ihre Ruhestellung zurück verlagert werden, in welcher sie sich außer Eingriff mit der Ausnehmung 32 im Gehäuseteil 18 und weiterhin in Kontakt mit dem Stellkolben 26 befinden. Bei fortwährendem Überdruck auf der den Wälzkörpern 45 zugewandten Seite des Stellkolbens 26 gelangt die Spindelpatrone 2 wieder in ihre in 9 wiedergegebenen Ruheposition, in der sie mit dem Anschlag 16 am Spindelgehäuse 5 in Kontakt tritt.

1: Bohraggregat
2: Spindel
3: Gehäuse
4: Aufnahme
5: Spindelgehäuse
6: Dichtring
7: Kugellager
8: Kugellager
9: Zahnrad
10: Spindelantriebswelle
11: profilierter Spindelabschnitt
12: Vorschubantrieb
13: Spannfutter
13a: Bohrwerkzeug
14: Spindelpatrone
15: Doppelkugellager
16: Anschlag
17: Anschlag
18: Gehäuseteil
19: Dichtring
20: Stirnseite des Gehäuses
21: Dichtring
21a: Dichtring
22: Fluidanschluß
23: Fluidanschluß
24: Hülse
25: Stellglied
26: Stellkolben
27: Dichtring
28: Dichtring
29: Einrichtung zum Festsetzen der Spindelpatrone
30: Rastelement
31: Anschlag
32: Ausnehmung
33: Anlaufschräge
34: Anlaufschräge
35: Anschlag
36: ballige Kontur
37: Querschnittsverengung
38: Schräge
39: Distanzstück
39a: Element des Distanzstücks
39b: Element des Distanzstücks
40: Wurmfeder
41: Umfangsnut
42: Schraube
43: Schraubenkopf
44: Kontur der Aufnahme
45: Wälzkörper
46: Aufnahme
47: Hülse
48: Führungshülse
49: Feder
50: Anschlag

Claims

Bohraggregat (1) mit einem Gehäuse (3), mehreren in dem Gehäuse (3) achsparallel angeordneten Spindeln (2), die Spindeln (2) axialfest und drehfrei lagernden Spindelpatronen (14), jeweils einem auf eine Spindelpatrone (14) wirkenden Zustellantrieb zum wahlweisen axialen Verlagern der Spindel (2) zwischen einer Ruheposition und einer Arbeitsposition, einer Einrichtung (29) zum Festsetzen der Spindelpatrone (14) mit der Spindel (2) zumindest in der Arbeitsposition und einem auf zumindest eine, sämtliche oder Gruppen von Spindeln (2) wirkenden Vorschubantrieb (12) und Drehantrieb (9, 10), dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (29) zum Festsetzen der Spindelpatrone (14) wenigstens ein zwischen der Spindelpatrone (14) und einem stationären Gehäuseteil (18) mit Spiel angeordnetes Rastelement (30) aufweist, welches mit einem axial zwischen einer Ruhestellung und einer Arbeitsstellung beweglichen Stellglied (25) derart zusammenwirkt, daß es zwischen einer die Spindelpatrone (14) axial freigebenden Ruhestellung und einer die Spindelpatrone (14) axial festsetzenden Arbeitsstellung, in welcher das Rastelement (30) in das Gehäuseteil (18) rastend eingreift, verlagerbar ist.
Bohraggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (25) mittels Fluiddruck zwischen seiner Ruhe- und seiner Arbeitsstellung verschieblich ist.
Bohraggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rastelement (30) in seiner Arbeitsstellung in eine innenseitige Ausnehmung (32) des Gehäuseteils (18) rastend eingreift.
Bohraggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rastelement (30) und/oder das Stellglied (25) in Richtung seiner Ruhestellung unter Wirkung einer Rückstellkraft steht.
Bohraggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rastelement (30) und/oder das Stellglied (25) in Richtung seiner Ruhestellung unter einer elastischen Rückstellkraft steht.
Bohraggregat nach einem der Ansprüch1 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (25) ein am Außenumfang der Spindelpatrone (14) geführter Stellkolben (26) ist.
Bohraggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (25) zwischen einem Anschlag (31) an der Spindelpatrone (14) und dem Rastelement (30) in seiner Arbeitsstellung verschieblich ist.
Bohraggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (25) sowohl an sei ner dem Rastelement (30) zugewandten Seite als auch an seiner dem Rastelement (30) abgewandten Seite mit Fluiddruck beaufschlagbar ist.
Bohraggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (25) sowohl gegen das Gehäuse (3) als auch gegen die Spindelpatrone (14) abgedichtet ist.
Bohraggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Rastelement (30) um eine zur Spindel (2) senkrechte Achse verkippbar ist.
Bohraggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (25) an seiner dem Rastelement (30) zugewandten Seite eine Anlaufschräge (33) aufweist, um das Rastelement (30) von der Ruhe- in die Arbeitsstellung zu verkippen.
Bohraggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Rastelement (30) am Außenumfang der Spindelpatrone (14) angeordnet ist und an seiner dem Stellglied (25) abgewandten Seite zumindest in der Arbeitsstellung gegen einen als axiales Widerlager dienenden Anschlag (35) an der Spindelpatrone (14) anliegt.
Bohraggregat nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (35) des Rastelementes (30) zugleich als Anschlag (17) der Spindelpatrone (14) an dem Gehäuseteil (18) in der Arbeitsposition dient.
Bohraggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Rastelement (30) an seinem dem Stellglied (25) zugewandten Abschnitt eine Anlaufschrä ge (34) aufweist.
Bohraggregat nach einem der Ansprüche 1 bis. 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Rastelement (30) an seinem Mittelabschnitt innenseitig eine zum Außenumfang der Spindelpatrone (14) komplementäre Führungsfläche aufweist.
Bohraggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Rastelement (30) an seinem dem Stellglied (25) abgewandten und der Spindelpatrone (14) zugewandten Abschnitt ballig (36) ausgebildet ist.
Bohraggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Rastelement (30) im wesentlichen kreissegmentförmig um einen Teil des Außenumfangs der Spindelpatrone (14) erstreckt.
Bohraggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Rastelemente (30) um den Umfang der Spindelpatrone (14) verteilt angeordnet sind.
Bohraggregat nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastelemente (30) von Distanzstücken (39) radial beabstandet sind.
Bohraggregat nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Distanzstücke (39) im wesentlichen kreissegmentförmig um einen Teil des Außenumfangs der Spindelpatrone (14) erstrecken.
Bohraggregat nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastelemente (30) und die Distanzstücke (39) in Umfangsrichtung der Spindelpatrone (14) alternierend angeordnet sind.
Bohraggregat nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzstücke (39) zugleich als Anschlag des Stellglieds (25) in der Arbeitsstellung dienen.
Bohraggregat nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastelemente (30) mittels einer sie umfangsseitig umschließenden Feder (40) radial in Richtung ihrer Ruhestellung belastet sind.
Bohraggregat nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (40) in einer sowohl in den Rastelementen (30) als auch in den Distanzstücken (39) an deren der Spindelpatrone (14) abgewandten Seite angeordneten Umfangsnut angeordnet ist.
Bohraggregat nach einem der Ansprüche 10 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindelpatrone (14) eine als Kippachse für das Rastelement (30) dienende, im wesentlichen stufenförmige Querschnittsverengung (37) aufweist.
Bohraggregat nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsverengung (37) als Umfangsnut ausgebildet ist und an ihrer dem Rastelement (30) abgewandten Seite eine dem Rastelement (30) in der Arbeitsstellung als Widerlager dienende Schräge (38) aufweist.
Bohraggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Rastelement (30) als radial verlagerbarer Wälzkörper (45) ausgebildet ist, welcher nach Art einer Kugelsperre wirkt.
Bohraggregat nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Wälzkörper (45) kugelförmig ist.
Bohraggregat nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Wälzkörper (45) in einer Aufnahme (46) der Spindelpatrone (14) radial verlagerbar und axialfest gehalten ist.
Bohraggregat nach einem der Ansprüche 27 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (25) an seiner dem Wälzkörper (45) zugewandten Seite eine Anlaufschräge (33) aufweist, um den Wälzkörper (45) von der Ruhe- in die Arbeitsstellung radial nach außen zu verlagern.
Bohraggregat nach einem der Ansprüche 27 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme (46) mit dem Wälzkörper (45) in einer fest mit der Spindelpatrone (14) verbundenen Hülse (47) angeordnet ist, welche an ihrer dem Stellglied (25) abgewandten Seite zugleich als Anschlag (17) der Spindelpatrone (14) an dem Gehäuseteil (18) in der Arbeitsposition dient.
Bohraggregat nach einem der Ansprüche 27 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die Hülse (47) eine fest mit der Spindelpatrone (14) verbundene Führungshülse (48) anschließt, an deren Außenseite das Stellglied (25) axial verschiebbar geführt ist.
Bohraggregat nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungshülse (48) einen Anschlag (31) für das Stellglied (25) in dessen Ruhestellung aufweist.
Bohraggregat nach Anspruch 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungshülse (48) zugleich als Anschlag (16) der Spindelpatrone (14) an dem Spindelgehäuse (5) dient.
Bohraggregat nach einem der Ansprüche 31 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (25) mittels einer zwischen der Hülse (47) mit der Aufnahme (46) des Wälzkörpers (45) und dem Stellglied (25) angeordneten Feder (49) in Richtung seiner Ruhestellung vorbelastet ist.
Bohraggregat nach einem der Ansprüche 27 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, um den Umfang der Spindelpatrone (14) verteilt angeordnete Aufnahmen (46) mit je einem radial verlagerbaren Wälzkörper (45) angeordnet sind.
Bohraggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindeln (2) jeweils in einem separaten, in je einer Aufnahme (4) des Gehäuses (3) angeordneten Spindelgehäuse (5) gelagert und die Spindelpatronen (14) jeweils an der Außenseite des Spindelgehäuses (5) zwischen dem Anschlag (17) an dem Gehäuseteil (18) und einem Anschlag (16) an dem Spindelgehäuse (5) geführt sind.
Bohraggregat nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindelpatronen (14) gegen die Spindelgehäuse (5) abgedichtet sind.
Bohraggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuseteil (18) am werkzeugseitigen Ende des Gehäuses (3) mittels von außen zugänglicher Haltemittel befestigt und die Spindelpatrone (14) mit der Spindel (2) nach Lösen der Haltemittel und Abnehmen des Gehäuseteils (18) gemeinsam mit der Einrichtung zum Festsetzen der Spindel (2) aus dem Gehäuse (3) ausziehbar ist.
Bohraggregat nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß je ein Gehäuseteil (18) am werkzeugseitigen Ende je einer Aufnahme (4) des Gehäuses (3) mittels von außen zugänglicher Haltemittel befestigt ist.
Bohraggregat nach Anspruch 39 oder 40, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuseteil/die Gehäuseteile (18) in den werkzeugseitigen Abschnitt der Aufnahmen (4) des Gehäuses (3) eingeschoben ist/sind.
Bohraggregat nach einem der Ansprüche 39 bis 41, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuseteil/die Gehäuseteile (18) an der werkzeugseitigen Stirnseite (20) des Gehäuses (3) verschraubt ist/sind.
Einrichtung (29) zum Festsetzen wenigstens einer axial verlagerbaren Spindelpatrone (14) mit einer in der Spindelpatrone (14) axialfest und drehfrei gelagerten Spindel (2) zumindest in einer Arbeitsposition einer Vorrichtung mit einem Gehäuse (3), einem auf die Spindelpatrone (14) wirkenden Zustellantrieb zum wahlweisen Verlagern der Spindel (2) zwischen einer Ruheposition und der Arbeitsposition und einem auf die Spindel (2) wirkenden Vorschubantrieb (12) und Drehantrieb (9, 10), gekennzeichnet durch wenigstens eines der kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 bis 42.
Verwendung einer Einrichtung nach Anspruch 43 für eine Vorrichtung in Form eines Linearantriebs.