DE1752021B2 - Pneumatischer Bohrvorschubantrieb - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen pneumatischen Bohrvorschubantrieb mit einem beidseitig beaufschiagbartn Kolben, der an einer Bohrspindel angreift und über eine Traverse mit der Stange des parallel zu diesem angeordneten Kolbens eines hydraulischen Dämpfungssystems in Verbindung steht, wobei die Traverse von der Kolbenstange zwischen zwei Anschlägen durchgriffen ist.

Bohrvorschubantriebe der genannten Art sind bekannt und werden in der Regel in Verbindung niii mehreren in der Runde auf einem Arbeitstisch angeordneten Bearbeitungseinheiten eingesetzt. Diese tiagen an ihren vorderen Spindelenden jeweils verschiedene Werkzeuge, beispielsweise zur Ausführung von Bohr-, Reib-, Gewindeschneid- und Fräsarbeiten, die an einem in der Mitte zwischen den einzelnen Bearbeitungseinheiten angeordneten Werkstück auszuführen sind.

Von derartigen Antrieben wird verlangt, daß sie sich im Eilgang und Vorschub sowie in ihrer Drehzahl an der Arbeitsspindel in einem weiten Spielraum ohne Zusatz besonderer Elemente verändern lassen. Diese Forderungen sind auch bei den bereits bekannten Einheiten erfüllt. Ebenso sind die Forderungen einer schnellen Heranführung des Werkzeuges an das Werkstück, aber gedämpfter und langsamer Weiterfilhrung entsprechend der erforderlichen Werkzeugschnittgeschwindigkeit und die Forderung nach einer Rückführung des Werkzeuges im Eilgang erfüllt. Die "Vielzahl der Forderungen und die dadurch notwendieerweise vorzusehenden Einstellmöglichkeiten und die Notwendigkeit des Einbaues regelbarer Dämpfungssysteme hat jedoch zu aufwendigen und umständlichen Konstruktionen derartiger Antriebe geführt, die sie relativ teuer, schwierig bedienbar und störanfällig werden lassen.

Es ist deshalb eine nicht zum Stand der Technik gehörende ßearbeitungseinheit der eingangs genannten Art schon derart ausgebildet worden, daß im Gehäuse parallel zueinander zwei zylindrische Bohrungen mit Kolben vorgesehen sind, von denen der eine von der drehbar gelagerten Spindel durchgriffet. Wird, wa>*end der andere ein Rückschlagventil und ein einstellbares Drosselventil aufweist, welches Drosselventil in einer nach hinten aus der zylindrischen Bohrung abgedichtet herausragenden Kol benstange sitzt, die durch eine Traverse, welche die Kolbenstange zwischen zwei AnscWlgen lose umgreift, mit einer Kolbenstange des anderen Kolbens in Verbindung steht, womit eine relativ einfache und damit billige Herstellung, eine störungsfreie Betriebsweise und leichte Einstellbarkeit an der werkzeugfernen Seite gewährleistet ist.

Für eine Ausführung von Tieflochbohrungen ist ein Antrieb der eingangs genannten Art jedoch nicht ohne weiteres geeignet, da eine solche im allgemeinen abhängig von einer wirksamen Entspannung des Bohrloches ist. Nur durch mehrmalige intermittierende Bewegung mit Ausheben der im Bohrloch entstandenen und verbliebenen Späne kann die gewünschte Bohrlochtiefe erreicht werden.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen pneumatischen Bohrvoischubantrieb ausgehend von einem solchen der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der gewährleistet ist. daß der eigentliche Bohrvorgang unter dem Einfluß eines Dämpfsystems erfolgt, während alle anderen Bewegungsvorgänge, wie Herar.fahren an die Arbeitsstellung und Entspanen aus der jeweiligsn Boim-ndstellung im Eilgang vor sich gehen, und zwar unter einfacher Ausschaltung des Dämpfungssystems.

Diese Aufgabe ist mit einem pneumatischen Bohrvorschubantrieb, nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Anschlag für den Rückhub der Kolbenstange als mindestens ein an der Traverse gegen die Kraft einer Feder schwenkbar angeordneter Mitnehmer ausgebildet ist, der in eine Mitruhmernut der Kolbenstangc cinrastb::r ist.

Diese prirzipielle Lösung kann speziell derart ausgebildet sein, daß im Hubbereich des freien Endes des Mitnehmers acluparallel zur Kolbenstange eine schwenkbare, unter Federspannung stehende Leitschiene angeordnet ist, die an ihrem oberen Rand eine Auflauffläche aufweist, welche in der Vorschubendstellung des Dämpfungskolbens an einer Ausnehmung endet.

Dieser derart ausgebildete Bohrvorschubantrieb für ein vollautomatisches Tieflochbohren mit Späneauswurf ist wesentlich einfacher als bekannte Einrichtungen zur Lösung der gleichen Aufgäbe, die entweder mit einer Kombination mehrerer pneumatischer Spezialsteueroigane versehen sind, oder wobei das hydraulische Dämpfungssystem über eingebaute Hilfskolben mit Ventilsteuerungen zurückgeführt wird. Soweit an solchen Vorschubeinrichtungen Anschläge vorgesehen sind, beispielsweise nach Heft 9 der Zeitschrift »Technica«, April 1960, dienen diese lediglich zum Umschalten von Impulssteuergebern.

Die Erfindung ist nachfolgend an Hand der zeich-

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nerischen Darstellung eines Aosführangsbeispieles näher erlaubt In dies Dtll it

b ieser Darstellung zeigt t ig. I schemanscfa einen Schnitt durch den Vorseilantrieb.

*· ig. Z schematich eme Draufsicht auf die Mitneiuner-, Leitschienen- nnd Stangenanordnung in emgenBteterSteBang,

F ι g. 3 schematisch dieselbe Ansicht wie in F i g. 2 mit ausgerasteiir Stellungdfcr Mitnehmer und

Fig.4 eine Seitenansicht der Leitschienenaüord- ** ¹¹¹

Im Gehäuse 1 befindet sich eine in Führungen 2 und 3 gelagerte Kolbenstange 4 mit Kolben 5, wobei der Einfachheit halber die in der Kolbenstange 4 gelagerte Werkzeugspindel nicht dargestellt ist Die durch die Kanäle 6,7 eingeleitete Druckluft steuert über ein nicht dargestelltes Magnetventil den Bcwegungsablauf im Vor- und Rückwärtsgang. Mit dem Kolben 4 steht die Traverse 20 in Verbindung. In den Z\ !inderräumen 28 und 29 ist ein Dämpfungskolben 22 mit durchbohrter Kolbenstanje 21 angeordnet, die die Traverse 20 durchgreift Von der Traverse 20 wird die Kolbenstange 21 vermittels des auf der Kolbenstange angeordneten einstellbaren An-Schlages 23 mitgenommen. Der bis zum Ansch.ag 23 eingestellte Weg wird von der Traverse 20 und damit von der Kolbenstange 4 bzw. der Werkzeugspindel im Eilgang zurückgelegt. Nach Durchlaufen dieses Wegstückes im Eilgang wird durch die stufenlose EinstJlbarkeit der Vorschubgeschwindigkeit über die Drosselschraube 27 und das Drosselventil 26 eine ölgedämpfte Vorschubbewegung erreicht. Die dabei erfolgende ölverdrängung aus dem Raum 28 in den Raum 29 erfolgt durch das Drosselventil 26. Bei der ersten Arbeitsstufe werden bis zum Anschlag 23 die Mitnehmer 43, von denen bei diesem Ausführungsbeispiel zwei vorhanden sind, aus der Nut 44 der Kolbenstange 21 von den Auflaufflächen 48 der Leitschienen 46 herausgedrückt. Sie führen sich dann nach F i g. 3 außerhalb der Leitschienen 46. Von einem stufenlos einstellbaren Zeitrelais wird entsprechend der Bohrtiefe ein Zeitablauf eingestellt. Nach Ablauf dieser Zeit wird auf Eilrückgang, anschließetid über einen Endschalter am cilvorlauf umgesteuert. Bei den mehrmalig intermittierenden Bohrvorgän^en wird dabei der Dämpfungskolben 22 schrittweise vermittels des Anschlages 23 in Endstelliing Her erreichten Born tiefe gebracht In die^r Steilung verlieren die Mitnehmer 43 in der Ausnehmung 49 der Leitschienen 46 ihren Halt und, von der Feder 42 zusammengedrückt, nehmen diese die Stellung nach F i g. 2 ein. Dabei verrasten sie sich mit der Nut 44 in der Kolbensiange 21. Bei der letzten Eilrückbewegung, ausgelöst vom Impuls des Endschalters 39, wird die Kolbenstange 21 von den beiden Mitnehmern 43, die an der Traverse 20 sitzen, in die AusgangssteUung zurückgeführt. Da der Vorschub und das Zeitrelais stufenlos einstellbar sind, können für das stufenweise Bohren die optimalen Fertigungszeiten eingestellt werden. Zusätzlich kann für den Eilrucklauf noch ein zweites Zeitglied eingesetzt werden, so daß der Bohrer beim Entspänen nicht voll aus der Bohrung herausgezogen wird. Auch zur Uberwachung des gesamten Bohrvorganges, bei Bruch des Bohrers oder bei dessen Stumpfwerden kann em weiteres Zeitrelais eingesetzt werden. Bei Überlaufen der Zeit wutl dann die Vorschub- oder Beairbeitungseinheit abgeschaltet.

Wie erwähnt, sind die beiden Mitnehmer 43 an der Traverse 20 gelagert, und zwar versnittds Lagorapfen 52, wobei zwischen den lagerseitigßn Enden der Mitnehmer 43 eiae Dwckfcder 42 verspannt ist. ©urch diese Anordnung und Ausbildung können die Mitnehmer 43 einmal außerhalb beim Vorschub oder innerhalb nach Abschluß der Bohrarbeit längs der Leitschiene geführt werden. Die Leitschienen 46 sind ähnlich wie die Mitnehmer aa einem Lagerstück $4 um Zapfen Sl am Gehäuse 1 befestigt, wobei zwisehen den beiden Leitschienen 46 eine Zugfeder 53 verspannt ist, die die beiden Leitschienen 46 gegen einen Anschlagzapfen 50 am Lagerstück 49 zieht. Wenn die Mitnehmer durch die Ausnehmung 49 nach innen geschnappt sind und sicu nut der Mitnehmernut 44 an der Kolbenstange 21 verrastet haben, gehen sie unter Mitnahme der Kolbenstange 21 und des Dämpfungskolbens 22 beim Rückhub innerhalb der Leicschienen nach oben, stoßen von innen durch Auflaufen auf die inneren Au. 'aufflächen 48' die Leitschienen auf. die dann vermittels der Feder 53 sofort wieder ihre Lage gemäß F i g. 4 einnehmen, so daß ein neuer Arbeitsgang eingeleitet und stufenweise durchgeführt werden kann, bis die Mitnehmer 43 wiederum bei Erreichen der Bohrlochiiefe die Ausnehmungen 49 durchgreifen und in der Nut 44 einrasten. Die Steuerung derartig intermittierender Bewegung kann auch ohne motorhchen Antrieb, beispielsweise für Vorschubeinheiten erfolgen.

Die Bearbeitungseinheit arbeitet wie folgt: Beim erstmaligen Absenken d.r Bohrspindel und der I raverse 20, was bis zum Anschlag der Kolbenstange 21 des Dämpfungskolbens 22 im Eilgang erfolgt läuft der Mitnehmer 43 auf die Auflauffläche 48 der Leitschiene 46 auf und wird entsprechend gespreizt. Beim Rückgang der Bohrspindel mit Traverse 2o! um die Späne auszubringen, bleibt die Koioenstange 21 des Dämpfungskolbens 22 in ihrer vorgeschobenen Lage, da derMitnehmer 43. von der Leitschiene 46 noch hochgehalten, nicht in die Mitnehmernut 44 der Kolbenstange 21 einrasten kann. Dieser Vorgang wiederholt sich stufenweise so lange wobei der Dämpfungskolben 22 jeweils mit der Kolbenstange 21 in seiner neuen Lage verbleibt, bis der Mitnehmer 43 die Ausnehmung 49 an der Leitschiene 46 erreicht, sich durch den Federdruck an die Kolbenstange 21 anlegt und die Mitnehmernut 44 der KoI-benstange 21 einrastet. Durch diese Einrastung wird dann die Kolbenstange 21 mit dem Dämpfungskolben 22 bei Rückzug der Bohrspindel und der Traver^t 20 wieder in seine Ausgangsstellung zurü^kgeführt, wobei sich der ganze Vorgang dann an einem neuen Bohrloch wiederholt. Für jede Bohrstufe ist also gewährleistet, daß die Bohrspindel im Eilgang in Arbeitsstellung gebracht und dann bei gedämpftem Vorschub den Arbeitsgang ausführen kann. Der Rückgang von den einzelnen erreichten Stufen erfolgt dabei auf jedem Wegabschnitt im Eilgang.

Infolge der Viskositätsschwankung des Öls im Dämpfungszylinder bei an- oder abfallenden Temperaturen läßt sich ein konstant eingestellter Vorschubwert in der Regel nicht halten. Geringe Temperaturunterschiede wie sie im Betrieb bzw. an den Maschinen im allgemeinen auftreten, können daher unterschiedlich den Vorschubweg bei fest eingestellter Zeit beeinflussen. Bei intermittierendem Bohren macht sich das in der Überwachungszeit mit erheblichen Zeitdifferenzen bemerkbar, da beispielsweise

bei kälterem und zähflüssigerem öl anstatt viermal im Stufenbohren die feste Wegstrecke fünfmal abgefahren werden muß; ^:

Vorteilhaft wird diese Viskositätsschwankung derart ausgeglichen, daß für die Kolbenstange 21 und den Ventilstößel 2S-Materiäl^ out vexgcWedsnen I,ähgenauidehnungskoeffizieDten eingesetzt werden, beispielsweise für die Stange 21 Eisen und für den Stößel 26 Aluminium. Bei Temperaturschwankungen treten dann in der Kolbenstange 21 und dem Ventil

stößel 26 Längendifferenzen auf, die ausreichen, die konische Bohrung in der Kolbenstange weiter zu öffnen oder zu schließen. Mit Vorstehendem wird somit der Durchfluß von dick- oder dünnflüssigem öl voll-5 automatisch geregelt, und es werden konstante Vorschubwege bei fest eingestellter Zeit erreicht. Die Formgebung des Kegels au der Kolbenstange und am Ventil wird entsprechend der Viskositätskurve für das in der Arbeits- oder Vorschubeinheit befindliche ίο öl abgestimmt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   Pneumatischer Bohrvorschubantrieb mit S beidseitig beaufschlagbaren Kolben, der an Bohrspindel angreift und über eine Tramit der Stange des parallel zu diesem anKolbens eines hydraulischen Dämp-

   in Verbindung steht, wobei die Travon der Kolbenstange zwischeo zwei Aadürchgriffen ist, dadurch gekenneichnet, daß der Anschlag für den Rückhub Kolbenstange (21) als mindestens ein an der iverse (20) gegen die Kraft einer Feder (42) wenkbar angeordneter Mitnehmer (43) ausgedct ist, der in eine Mitnehmerrrat (44) der Kolbenstange (21, einrastbar ist.
2. 2. Pneumatischer Bohrvorschubantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Hubbereich des freien Endes (45) des Mitnehmers (43) achsparallel zur Kolbenstange (21) eine schwenkbare, unter Federspannung stehende Leitschiene (46) angeordnet ^;st, die an ihrem oberen Rand (47) eine Auflauffläche (48) a'ifweist, welche in der Vorschubendstellung des Dämpfungskolbens (22) an einer Ausnehmung (49) endet.