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Tieflochbohrmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Tieflochbohrmaschine,
bei der das Spannen des Werkstückes hydr@ulisc4 oder pneumatisch und der Vorschub
des »ghrschlittens hydraulisch erfolgt.
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Es ist eine Tieflochbohrmaschine mit in einem S ,p ndelkasten seitwärts
des Bettes gelagerter, von einem Motor angetriebener Spindel bekannt, die einen
entlang der, Bett einstellbar geführten Spannecfilitten für das Werkstück und einen
gleichfalls auf C&p Bett einstellbar geführten Bohrschlitten aufwQist, der durch
rein mechanische Mittel am Bett entlangbewegbar ist. Der Spannschlitten und der
Bohrschlitten dieser bekannten Tieflochbohrmaschine kragen beide seitlich so aus,
daß sich Bohrer und Werkstück seitlich des Bettes in Achsrichtung der Spindel befinden.
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Die Erfindung besteht darin, daß bei einer Tieflochbohrmaschine, bei
der die obengenannten bekannten Merkmale miteinander kombiniert sind, sowohl der
Vorschubzylinder für den durch eine Kolbenstange mit dem Bohrschlitten verbundenen
Kolben als auch der Spannzylinder für den durch eine Kolbenstange mit dem Aufspannschlitten
verbundenen Kolben an beliebiger Stelle auf dem Bett jeweils mittels Schraubbolzen
und einer Platte in einer Schwalbenschwanzführung festklemmbar sind.
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Dadurch, daß der Spannzylinder für den durch eine Kolbenstange mit
dem Aufspannschlitten verbundenen Kolben an beliebiger Stelle auf dem Bett jeweils
mittels Schraubbolzen und einer Platte in einer Schwalbenschwanzführung festklemmbar
ist, wird der Vorteil erreicht, daß für eine hydraulische oder pneumatische Betätigung
des Spannschlittens ein verhältnismäßig kurzer Spannzylinder genügt, um Werkstücke
beliebiger Länge festzuspannen. Zu diesem Zweck muß lediglich der Spannzylinder
entsprechend der Werkstücklänge auf dem Bett so festgeklemmt werden, daß noch ein
kleiner Zwischenraum zwischen dem Werkstückende und dem Spannschlitten bleibt. Durch
den hydraulischen oder pneumatischen Vorschub wird dann der Kolben um diesen Zwischenraum
verschoben, so daß das Werkstück fest eingespannt werden kann. Die Erfindung ermöglicht
es also, ganz kurze und sehr lange Werkstücke festzuspannen.
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Dadurch, daß der Vorschubzylinder gemäß dem weiteren Merkmal der Erfindung
für den durch eine Kolbenstange mit dem Bohrschlitten verbundenen Kolben an beliebiger
Stelle auf dem Bett festklemmbar ist, wird weiterhin erreicht, daß zum Bohren verschieden
langer Werkstücke verschieden lange Bohrstangen verwendet werden können. Die äußerste
Lage des Vorschubzylinders auf dem Bett wird beim Bohren der längsten Werkstücke
ausgenutzt. Bei kürzeren Werkstücken wird eine entsprechend kürzere Bohrstange benutzt.
In diesem Fall wird der Vorschubzylinder entsprechend aus der äußersten Lage an
das Werkstück herangeschoben und in dieser neuen Lage verriegelt. Das Ende der Vorschubbewegung
kann dann in sehr einfacher und übersichtlicher Weise durch einen einstellbaren
Anschlag auf dem Grundgestell festgelegt werden.
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Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung eines in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispieles einer Tieflochbohrmaschine im einzelnen erläutert.
Es zeigt F i g. 1 eine Seitenansicht der Tieflochbohrmaschine, F i g. 2 eine Draufsicht
(ein Teil eines zur Maschine gehörenden Servomotors ist am linken Ende der F i g.
1 und 2 weggeschnitten gedacht), F i g. 3 Teile der Maschine teilweise in lotrechtem
Querschnitt längs der Linie III-IH der F i g. 2, F i g. 4 einen lotrechten Längsschnitt
längs der Linie IV-IV der F i g. 2 durch einen Teil eines zur Maschine gehörenden
Aufspannschlittens, F i g. 5 einen lotrechten Schnitt längs der Linie V-V der F
i g. 2 durch einen anderen Teil des AufspannscKttens,
F i g. 6 einen
lotrechten Längsschnitt längs der Linie VI-VI der F i g. 2 durch einen Vorschub-
oder Bohrerschlitten der Maschine mit zugehörigem hydraulischem Servomotor, F i
g. 7 einen lotrechten Schnitt längs der Linie VII-VII der F i g. 2 durch einen anderen
Teil dieses Vorschub- oder Bohrschlittens, F i g. 8 im Schnitt und schematisch eine
Vorrichtung zur Steuerung des Aufspannschlittens, F i g. 9 im Schnitt und schematisch
eine Vorrichtung zur Steuerung des Vorschub- oder Bohrschlittens.
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Die in den Zeichnungen dargestellte Maschine hat ,ein langgestrecktes
Untergestell 10, das an einem Ende eine Abteilung 12 hat, in der unter anderem
ein Antriebsmotor 13, im nachfolgenden Hauptmotor genannt, für ein mit gestrichelten
Linien angedeutetes Werkstück 14 untergebracht ist. Das Werk--stück wird von einer
vom Motor angetriebenen Spindel 15 festgehalten und mitgenommen, die so beschaffen
ist, daß das Werkstück, im vorliegenden Fall eine zylindrische Eisenstange, mit
ihr lediglich durch Ansetzen von Druck an das andere Ende des Werkstückes in Antriebsverbindung
kommt.
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Das Untergestell ist auf seiner Oberseite mit einem längsverlaufenden
Bett 16 versehen, längs welchem einesteils ein generell mit 18 bezeichneter Aufspannschlitten
und andererseits ein generell mit 20 bezeichneter Vorschub- oder Bohrschlitten gleitend
geführt sind.
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Das Untergestell 10 ist mit einer längsverlaufenden lotrechten
Führungsfläche 28 (F i g. 3) ausgestaltet, an der auf der einen Seite eine mit dem
Schlitten 18 bzw. 20 fest verbundene Platte 30 anliegt. Auf der anderen Seite des
Untergestells sind ähnliche lotrechte Führungsflächen 32 und eine untere Führungsfläche34vorhanden,
andeneneinvomSchlittenkörper auskragender Teil 36 bzw. eine Platte 38 anliegen.
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Die Lage des Aufspannschlittens 18 zum Untergestell wird von der Länge
des Werkstückes 14 bedingt. In der eingestellten Lage ist der Schlitten beweglich
mit Hilfe eines generell mit 40 bezeichneten Servomotors, der im dargestellten Fall
mit einem gasförmigen Druckmittel, vorzugsweise Luft, betätigt wird. Der Servomotor
enthält einen an beiden Enden geschlossenen Zylinder 42 (F i g. 4), der in beliebiger
Lage auf dem Bett 16 verriegelbar ist, und zwar mit Hilfe einer darin vorgesehenen
schwalbenschwanzförmigen Nut 22, in welche, wie aus der F i g. 3 ersichtlich, eine
Platte 24 entsprechenden Querschnittprofils eingreift. In den Zylinder 42 sind Bolzen
26 eingeschraubt, und- mit ihnen wird die Platte 24 in der Nut 22 festgeklemmt,
wodurch der Zylinder gegenüber dem Grundgestell 10 verriegelt ist.
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Im Zylinder 42 läuft ein Kolben 44, der durch eine Kolbenstange 46
und eine Mutter 48 mit dem Schlittenkörper fest verbunden ist. Druckluft von einer
Druckquelle, als welche ein im Fabrikgebäude vorhandenes Druckluftsystem dienen
kann, wird der einen oder anderen Seite des Kolbens durch Leitungen 50 bzw. 52 zugeführt.
Diese können mittels der in der F i g. 8 gezeigten Umschaltvorrichtung mit der Druckluftquelle
oder der freien Außenluft in Verbindung gebracht werden.
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Die Spindel 15 liegt neben dem Untergestell bzw. dessen Bett
16. Desgleichen hat der Aufspannschlitten 18 einen Teil 54, der seitlich über die
Führungsflächen des Untergestells für den Schlitten hinausragt. Es läßt sich auch
sagen, daß die Sli;fide115 üiid der Teil 54 außerriiittig im Verhältnis zur längsverlaufenden
lotrechten Mittelebene des Untergestells angeordnet sind. Der Schlittenteil 54 weist
einen ortsfesten hülsenförmigen Teil 56 (F i g. 5) auf, auf dem eine Lagerhülse
58 mit Hilfe zur Aufnahme sowohl radialer als auch axialer Drücke geeigneter Lager
60; 62 drehbar gelagert ist. Die Lagerhülse 58 hat eine kegelmantelförmige Fläche
59, an welcher ein Ring 64 mittels Bolzen 66 abdichtend festgespannt ist. Der Ring
64 trägt seinerseits ein hülsenförmiges Organ 68, dessen eines Ende zu einem Spannfutter
70 ausgeweitet ist, das auf der Innenseite mit Riefen 72 zum Zentrieren des Werkstückes
14 =versehen ist. Durch die Mitte des Schlittenteils 54 ist eine Bohrstange
74 geführt, an deren Ende ein mit einem Schneidstahl 78 versehener Bohrer 76 sitzt.
In der F i g. 5 ist der Schneidstahl in der Lage dargestellt, in der die Bohrarbeit
gerade beginnen soll. Eine Kühlflüssigkeit, wie etwa Öl, wird dem Schlittenteil
54 durch eine Leitung 80 von einer, (nicht dargestellten) Druckquelle zugeführt.
Das Kühlmittel durchströmt hierbei einen zwischen den Teilen 68 und 74 vorhandenen
Spalt 82 und entweicht zusammen mit den bei der Bohrarbeit abgehobenen Spänen in
an sich bekannter Weise durch das hohle Innere der Bohrstange 74. Der Druck der
Kühlffüssigkeit ist sehr hoch und beträgt beispielsweise 25 Atm. Es ist daher besonders
wichtig, einem Auslecken vors Kühlflüssigkeit vorzubeugen. Zu diesem Zweck ist zwischen
der Stirnfläche des Werkstücks 14 und dem hülsenförmigen Organ 68 eine in letzteres
eingelassene ringförmige Dichtung 84 angebracht. Durch sirre Dichtung 86 wird die
Kühlflüssigkeit daran gehindert, in die Lager 60, 62 einzudringen. Die hohle Bohrstange
74 ist auf der anderen Seite des Schlittenteils 54 von einer Stopfbuchse 88 umgeben,
die zur Aufgabe hat, einem Auslecken der Kühlflüssigkeit auf diesem Wege vorzubeugen.
Die Stopfbuchse enthält einen Ring 90 aus Kunstmasse, der zur Vibrationsdämpfung
dient.
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Der Vorschub des Vorschub- oder Bohrschlittens 20 erfolgt mit Hilfe
eines hydraulischen Druckmittels, das einen generell mit 92 bezeichneten Servomotor
betätigt. Der Servomotor umfaßt einen länglichen, an beiden Enden geschlossenen
Zylinder 94 (F i g. 6), der in der schwalbenschwanzförmigen Nut 22 mit Hilfe von
Platten 24 in beliebiger gewünschter Lage auf dem Bett des Untergestells verriegelbar
ist. In den Zylinder 94 ist ein Kolben 96 eingepaßt, der durch eine Kolbenstange
98 mittels einer Mutter 100 am Schlittenkörper 20 befestigt ist. Der Raum auf jeder
der beiden Seiten des Kolbens 96 kann durch je eine Leitung 102 bzw.104 mit entweder
einer Druckquelle für Flüssigkeit, wie öl, oder mit einem Auslaß verbunden werden,
wie im einzelnen noch beschrieben werden soll. Wenn dem Servomotor durch die Leitung
102 Druckflüssigkeit zugeführt wird, bewegt sich der Schlitten nach rechts in der
F i g. 6 und führt dabei den Schneidstahl 78 unter Durchführung von Bohrarbeit in
der Richtung zur Spindel 15 hin.
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Die mit der Spindel 15 gleichachsige hohle Bohrstange 74 ist
durch die in F i g. 7 gezeigte Vorrichtung im Bohrschlitten 20 festgeklemmt. Hierfür
hat der Schlitten 20 in gleicher Weise wie der Schlitten 18 einen seitlich über
das Gestellbett 16 hinausragenden Teil 106 mit einer durchgehenden Bohrung
für eine Hülse 108, die eine über einen Teil ihrer Länge
reichende
kegelmantelförmige Fläche 110 aufweist. Mit dieser kegelmantelförmigen Fläche arbeitet
eine geschlitzte Klemmhülse 112 zusammen, auf deren zylinderförmigen Fortsatz 114
eine Mutter 116 aufgeschraubt ist. Bei Anziehen der Mutter 116 wird die Klemmhülse
112 gegen die Fläche 110 gepreßt, und hierdurch wird die hohle Bohrstange 74 gegenüber
dem Schlitten 20 axial verriegelt. Am hinteren Ende der hohlen Bohrstange 74 ist
ein Schlauch 118 angebracht, durch welchen die Kühlflüssigkeit und die Bohrspäne
in einen (nicht gezeigten) Sammelbehälter austreten.
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Sowohl die Kolbenstange 46 im Aufspannschlitten 18 als auch die Kolbenstange
98 im Bohrschlitten 20 sind mit dem zugehörigen Schlitten, an dessen dem Werkstück
zugewendeten Seite oder Stirnwand verbunden, wie insbesondere aus den F i g. 4 und
6 ersichtlich ist. Dies hat zur Folge, daß die beiden Schlitten, wenn sie zur Durchführung
eines Arbeitsvorganges in der Richtung zur Spindel hin geführt werden, mit einer
Kraft vorgeschoben werden, die an einer vor den Schlittenteilen 54 bzw.106 gelegenen
Stelle angreift. Dies hat wiederum zur Folge, daß die durch die außermittige Lage
des Werkstückes und der Bohrstange gegenüber der lotrechten Mittelebene des Grundgestells
verursachten Verdrehmomente sehr mäßig werden. Die Lage der Aufspannglieder für
das Werkstück ist andererseits von wesentlicher Bedeutung für dessen bequemes und
schnelles Einsetzen in die Maschine und Ausbauen aus ihr, insbesondere, wenn das
Gewicht des Werkstückes so groß ist, daß besondere Hebevorrichtungen hierfür erforderlich
sind. Ein fertigbearbeitetes Werkstück kann somit von einem Förderzeug übernommen
werden, dessen Greifklauen oder ähnliche Halteglieder sich in gerader Richtung aufwärts
oder abwärts über oder unter der Aufspannstelle für das Werkstück bewegen.
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Gemäß der F i g. 8 sind die beiden Leitungen 50, 52 an eine Kolbenkammer
120 angeschlossen, in welcher ein Kolben 122 axial beweglich ist. Eine von einer
Druckluftquelle kommende Leitung 124 ist durch eine Leitung 126 gleichfalls an die
Kolbenkammer 120 angeschlossen. Von der Kolbenkammer gehen zwei Leitungen 128 und
130 aus, die sich zweckmäßig miteinander vereinigen und in die freie Außenluft ausmünden.
In einen Instrumententisch 132 sind zwei Ventilgehäuse 134, 136 eingebaut. In jedem
der Ventilgehäuse sitzt ein mit 138 bzw. 140 bezeichneter Ventilkörper, der mit
einem Fortsatz 142 bzw. 144
aus dem Ventilgehäuse vorspringt und je
einen von außen bedienbaren Druckknopf auf dem Instrumententisch bildet. Das Ventilgehäuse
134 ist durch eine Leitung 146 mit der linken Seite der Kolbenkammer 120 und das
Ventilgehäuse 136 durch eine Leitung 148 mit der rechten Seite der Kolbenkammer
verbunden, wie die F i g. 8 zeigt. Von jeder dieser Seiten der Kolbenkammer 120
zweigt je eine Auslaßleitung 150 bzw.152 ab. Diese Auslaßleitungen haben zweckmäßig
einen kleineren Querschnitt als die an die Ventilgehäuse 134 und 136 angeschlossenen
Leitungen. Von jedem dieser Ventilgehäuse geht auch je eine Leitung 154 bzw. 156
aus, durch welche die Kompressorleitung 124 mit den Ventilgehäusen verbunden ist.
Federglieder 158 sind bestrebt, die Druckknöpfe 142 und 144 in hinausgedrückter
Lage zu halten.
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Bei der hierdurch bestimmten Lage der Ventilkörper 138 und 140 sind
die Leitungen 146 bzw.148 vom Inneren der Ventilgehäuse getrennt. Wird nun aber
der Druckknopf 142 unter Zusammendrücken der Feder 152 einwärts gedrückt, so werden
die Leitungen 154, 146 mit Hilfe eines im Kolben 138 vorhandenen Halsteils 160 miteinander
in Verbindung gebracht. Dies hat zur Folge, daß der Kolben 122 nach rechts verschoben
wird und die in der F i g, 8 dargestellte Lage einnimmt. Beim Loslassen des Druckknopfes
142 kehrt der Kolben in seine Ausgangslage zurück. Ein Halsteil 162 im Mittelteil
des Kolbens 122 hat nun die Kompressorleitung 124 mit der Leitung 50 und dem Servormotorkolben
44 für den Aufspannschlitten in Richtung zum Werkstück 14 hin in Verbindung gebracht.
Der Kolben 122 hat dagegen durch einen anderen Halsteil 164 die Leitung 52 mit dem
Auslaß 130 in Verbindung gesetzt, so daß die andere Seite des Kolbens 44 drucklos
ist. Durch Einwärtsdrücken des Druckknopfes 144 wird der Kolben 122 nach links verschoben,
und der Halsteil 162 verbindet dann die Druckleitung 124 mit der Leitung 52, während
die Leitung 50 über einen Halsteil 166 und den Auslaß 128 drucklos wird.
Der Schlitten 18 bewegt sich dann in der Richtung vom Werkstück 14 weg.
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Wenn der Druck in der Leitung 124 aus dem einen öder anderen Grunde
unter einen bestimmten Wert absinkt, spricht ein Manometer 168 an. Es steht mit
der Leitung 124 durch Vermittlung einer Leitung 170 in Verbindung, so daß ein Kontakt
172 die Stromzufuhr zum Hauptmotor und zum Kühlflüssigkeitsmotor unterbricht. Hierdurch
wird das Werkstück zum Stillstand gebracht.
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Auf der einen Seite des Aufspannschlittens 18 ist ein Vorsprung
174 (F i g. 4) mit schräg abgeschnittenen Kanten vorgesehen. Ein Schütz 176,
das einerseits den Stromkreis 178 zum Hauptmotor und andererseits den Stromkreis
180 zum Kühlflüssigkeitsmotor beeinflußt, wird gegenüber dem Untergestell so eingestellt,
daß der Vorsprung sich ungefähr mitten vor dem Schütz befindet, wenn das Aufspannfutter
70 des Aufspannschlittens mit dem Werkstück in Berührung gekommen ist. Sollte nun
der Schlitten 18 in Bewegung versetzt werden, bevor ein Werkstück 14 in die richtige
Lage zwischen seine Aufspannglieder gebracht worden ist, läuft der Vorsprung 174
an der Schaltvorrichtung 176 in der Richtung nach rechts gemäß der F i g. 4 vorbei.
Dies hat zur Folge, daß der Hauptmotor und der Kühlflüssigkeitsmotor nicht in Gang
gesetzt werden können.
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Das Schütz 176 ist längs einer im Untergestell 10
vorgesehenen
Nut 179 (F i g.1 und 3) T-förmigen Querschnitts verschiebbar und greift in diese
Nut mit einer gleichartig geformten Schiene 181 od. dgl. Führungsglied ein. In der
F i g. 4 sind die Teile 174 und 176 in: Abweichung von der F i g. 1 auf der gegenüberliegenden
Seite des Schlittens eingezeichnet.
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In der F i g. 9 bezeichnet 182 einen Elektromotor, der einmal eine
Zahnradpumpe 184 und zum anderen eine Kolbenpumpe 186 antreibt. Die Pumpe 184 erhält
Öl durch eine Leitung 188 von einem (nicht dargestellten) Vorratsbehälter. Das Drucköl
strömt von der Zahnradpumpe zur Kolbenpumpe, von der aus die durch eine Leitung
190 abgehende Ölmenge in bekannter Weise mittels eines auf dem Instrumententisch
132 angebrachten Handrades mit einem Zeiger 194 einstellbar ist. Dem Zeiger 194
ist eine Skala zugeordnet, die zweckmäßig unmittelbar die
Kammer des Servomotorzylinders; die Bewegung des Schlittens erfolgt
dementsprechend schnell.
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Auf dem Bohrschlitten 20 sitzt ein Gesperre 276, das bei Annäherung
des Bohrers an das Werkstück einen Kontaktarm 278 hochhebt und damit vorzugsweise
zunächst den Stromkreis 180 für den Kühlflüssigkeitsmotor und danach den Stromkreis
178 für den Hauptmotor schließt. Die mit dem Arm 270 zusammenwirkenden Schütze 280
und 282 sind so gestaltet, daß die Stromkreise geschlossen bleiben, nachdem der
Arm an den Schützen vorbeigegangen ist. Das Gesperre 276 ist mit einem Gelenk versehen,
so daß es beim Rückgang des Bohrschlittens ausweicht, wenn der Kontaktarm 272 erneut
auf es stößt.
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Der Bohrstahl 74 beginnt nun, unter Bohrarbeit in das Werkstück einzudringen.
Nach einer kürzeren Vorschubstrecke trifft das Gesperre auf ein Schütz 286, das
im Stromkreis 180 des Kühlflüssigkeitsmotors 182 sitzt. Da das Gesperre jedoch für
eine Bewegung im entgegengesetzten Sinn des-Uhrzeigers, bezogen auf die F i g. 6,
mit einem Ausweichgelenk versehen ist, geschieht nichts. Wenn der Bohrstahl unter
fortgesetztem Vorschub des Schlittens 20 das Loch im Werkstück fertig gebohrt
hat, trifft ein Gesperre 288 auf dem Schlitten ein Schütz 290, das
den Stromkreis zum Hauptmotor 13 unterbricht. Hierdurch kommt der Hauptmotor unter
kräftigem Aufbremsen zum Stillstand. Der Schlitten 20 stößt nach einem weiteren
kürzeren Vorschub gegen einen einstellbaren Anschlag 292 auf dem Grundgestell 10.
Hierbei steigt der Druck in der Leitung 102 für einen kurzen Augenblick an, und
danach tritt in der oben beschriebenen Weise ein Abfall des Vorschubdruckes ein.
In der Leitung 104 wird nämlich ein Gegendruck erzeugt bzw. gesteigert, der den
Schlitten 20 schnell in der Richtung zur Ausgangslage zurückführt. Zweckmäßig kurz
bevor der Bohrstahl das Werkstück verläßt, schlägt das Gesperre 284 gegen das Schütz
286 und bringt hierdurch den Kühlflüssigkeitsmotor zum Stillstand.