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Bohrspindel- Drehwinkelstellvorrichtung Die Erfindung betrifft eine
Bohrspindel-Drehwinkelstellvorrichtung zum Einstellen der Winkelstellung eines in
die-Bohrspindel eingespannten Bohrstahles, der nach Beendigung eines Bohrvorganges
von der Bohrungswand abhebbar und aus der Bohrung zurückziehbar ist.
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Bei handbedienten Maschinen wird nach Fertigstellung einer Passbohrung
die Bohrspindel durch Tipp-Schaltung in eine geeignete Winkelstellung gebracht und
dann der Bohrspindelstock oder der Werkstücktisch durch Handschaltung um einen geringen
Betrag in Richtung einer Freistellung des Bohrstahles von dem bearbeiteten Bohrungsdurchmesser
verschoben.
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Hierauf kann der Bohrstahl ohne Beschädigung der Bohrungswand zurückgezogen
werden. Die geringe Querverschiebung
zur Bohrspindel kann durch
den Bohrspindelstock oder den Werkstücktisch erfolgen, während zum Herausziehen
des fiohrstahles entweder die Bohrspindel oder der Bohrspindelstock oder der Werkstücktisch
zurückgezogen wird. Bohrmaschinen, die diese Bewegungen gestatten, sind an sich
bekannt. Es gibt Bohrmaschinen mit axial unverschleblicher Bohrspindel, bei denen
die Bohrspindel in dem Bohrspindelsupport lagert, und auch solche mit axial verschieblicher
Bohrspindel, die in einer drehangetriebenen Bohrspindelhülse geführt ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, an diesen bekannten Bohrmaschinen
einen automatischen, vorzugsweise numerisch gesteuerten Arbeitsablauf derart zu
ermöglichen, dass nach Beendigung des Bohrvorganges der in die Bohrspindel eingespannte
Bohrstahl in eine einer Koordinaten-Einfahrrichtung der Maschine entsprechende Winkelstellung
gebracht und der weitere Arbeitsablauf ausgelöst wird.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe sieht die Erfindung vor, dass auf
der Bohrspindelachse oder einer davor geschalteten Getriebewelle eine Mantelkurve
in Koinzidenz mit einer Koordinaten-Bewegungsrichtung der Maschine angeordnet und
von einer parallel zu der Achse der Mantelkurve in dem Spindelstock zwischen zwei
Endstellungen verschiebbaren Rolle beaufschlagbar ist, von denen die eine Endstellung
vor der Mantelkurve und die andere Endstellung zwischen zwei Kurvenflanken der Mantelkurve
liegt, wobei in beiden Endstellungen Endschalter betätigbar sind.
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Die Drehwinke#-Stellvorrichtung lesen sich durch Befehisgabe von der
numerischen Steuerung der Bohrmaschine betätigen,
die nath Quittierung
der Winkelstellung des Bohrstahls ein Kommando zur Freistellung des Bohrstahles
derart übermittelt, dass in einer Maschinen-Einfahrrichtung entweder der Werkstücktisch
oder der Bohrspindelstock die geringe Verschiebung quer zùr Bohrspindel durchführt
und anschliessend der Bohrstahl aus der Bohrung herausgezogen wird. Der Vorteil
dieser Drehwinkelstelivorrlchtung besteht in der leichten Einfügbarkeit in eine
numerische Steuerung und darin, dass die Einstellung auf den Soll-Winkel der Bohrspindel
durch eine translatorische Bewegung zwischen zwei Endlagen über einen konstruktiv
festgelegten Hub der Kurvenrolle erfolgt,. wodurch auch die Endlagenquittierung
durch wegabhängig betätigbare Endschalter erfolgen kann und dadurch vereinfacht
wird.
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Ein weiterer Vorteil dieser ausnepardentlich einfachen Drehwinkelstellvotbrichtung
besteht darin, dass ihr Einbau in vielen Fällen auch in bereits vorhandene Bohrmaschinen
nachträglich niöglich ist und die Einstellung der Winkelstellung des Bohrstahles
von Bohrspindeln damit maschinell erfolgen kann.
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Die maschinelle Einstellung der Winkelstellung ist gegenüber der bei
handbedienten Maschinen bisher erforderlichen Tipp-Schaltung ausserordentlich zeitsparend.
Deshalb ist die Vorrichtung auch dann vorteilhaft benutzbar, wenn der Arbeitslauf
der Bbhrmaschine halbautomatisch erfolgen sollte.
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In jedem Falle kann in der einen Endstellung der Kurvenrolle die Mantelkurve
mit der Arbeitsspindel frei umlaufen, während in der anderen Endstellung die Kurvenrolle
nach Vollzug der Stellfunktiow durch Antrieb einer Kurvenflanke im tiefsten Ort
der Mantelkurve die Winkelstellung der Bohrspindel genau
fixiert,
da die Kurvenrolle an beiden Kurvenflanken der Mantelkurve anliegt.
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Die Mantelkurve bildet vorteilhaft in Abwicklung ein Dreieck mit symmetrischen
Flanken, die am Tiefpunkt der Mantelkurve im Abstand der Rolle achsparallel auslaufen.
Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Soll-Winkelstellung der Bohrspindel
äusserst genau ist und für die Abgabe des Quittierungs-Signals der erforderliche
Weg ebenso wie in der anderen freien Endlage der Kurvenrolle zur Verftung steht.
Ausserdem wird mit einfachen Mitteln eine mechanische Sicherung dahingehend erreicht,
dass bei eingetauchter Kurvenrolle kein Anlauf der Bohrspindel erfolgen kann.
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Eine zweckmässige weitere Ausbildung der Erfindung besteht darin,
dass die Rolle mittels eines Rollenträgers, sn dem sie gelagert ist, in einem mit
einem Antrieb verbundenen Rollenschieber tangential zu der Mantelkurve und quer
zu der Rollenachse gefedert verschiebbar ist. Die federnd vorgesehene Anordnung
der Kurvenrolle verhindert schädliche Stösse zum Beginn und am Ende des Stellvorganges.
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Hierzu können der Rollenschieber zwei koaxiale Ffflirungsaugen und
der Rollenträger zwei koaxiale hohle Führungsansätze tragen, die in den Führungsaugen
axial geführt und durch beidseitig innen angeordnete Federn, die sich gegen Endscheiben
der Führungsaugen abstützen, beaufschlagbar sein.
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Hierdurch lässt sich eine ausserordentlich gedrängte Bauweise des
abgefederten Rollenträgers erzielen.
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Der Rollenschieber ist zweckmässig auf zwei in dem Spindelstock ortsfesten
Führungsstangen angeordnet und in der Rollenachse mit einer Kolbenstange eines vorzugsweise
hydraulischen Schubkolbentriebee verbunden. Dadurch wird mit Sicherheit erreicht,
dass die Kurvenrolle ohne Verkanten auf einer der Kurvenflanken der Mantelkurve
durch den Antrieb des Schubkolbentriebes abläuft.
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Die durch den Schubkolbentrieb erzeugte translatorische Bewegung der
Kurvenrolle lässt sich in einfacher Weise zur Signalgabe benutzen, indem an dem
Rollenschieber ein doppeltwirkender Schaltnocken angeordnet ist, der mit zwei in
dem Spindelstock befindlichen Endschaltern zur Endlagenquittierung zusammen arbeitet,
Weitere Einzelheiten der Erfin#dung sind in der nachfolgenden Beschreibung anhand
der beigefügten Zeichnungen erläutert.
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Diese zeigen: Fig. 1 die Bohrspindel-Drehwinkelstellvorrichtung im
Längsschnitt, Fig. 2 einen Querschnitt in Richtung II-II der Fig. 1, Fig. 3 eine
Abwicklung der Mantelkurve und Fig. 4 einen Schnitt in Richtung IV-IV der Fig, 1.
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Die Erfindung ist an einer Bohrmaschine erläutert, in der die Bohrspindel
in dem Spindelstock axial unverschieblich gelagert ist.
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In dem Spindelstock 1 befinden sich die Rollenlager 2 und 3 der
Bohrspindel
4, in deren Werkzeugaufnahme der Schaft 5 des Bohrstahles 6 befestigt ist. Die Kraftübertragung
erfolgt durch Mitnehmer 7. Auf der Bohrspindel ist das Zahnrad 8 für den Drehantrieb
der Bohrspindel befestigt. Das Getriebe für den Drehantrieb, das meist mehrere Kupplungen
enthält, ist, da es bekannt ist, nicht dargestellt, Es steht in Zahneingriff mit
dem Zahnrad 8. Aus konstruktiven Gründen bedingt, kann parallel zur Bohrspindelachse
9 eine Getriebewelle vor dem Zahnrad 8 angeordnet sein, wobei das Drehzahlverhältnis
der Bohrspindel und dieser Getriebewelle 1 : 1 ist.
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Auf der Bohrspindelachse 9 ist die Mantelkurve 10 angeordnet.
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Sie ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit der Bohrspindel
4 fest verbunden. Bei einer Bohrmaschine mit Bohrspindelhülse würde diese Mantelkurve
mit der Bohrspindelhülse fest verbunden sein. Sie könnte auch auf der nicht dargestellten
im Verhältnis 1 : 1 mit der Bohrspindel drehangetriebenen Getriebewelle angeordnet
sein, falls eine solche vorhanden ist. Die Mantelkurve hat zwei symmetrische Flanken
11. die, wie es Fig. 3 zeigt, in Abwicklung ein Dreieck bilden. Am Tiefpunkt der
Mantelkurve laufen die Flanken im Abstand zueinander achsparallel aus. Die Flankenausläufe
sind mit 11a bezeichnet. Die beiden Flankenausläufe gehen bogenförmig in die geradlinigen
Teile der Kurvenflanken über, die auch an ihrer Spitze. einen Übergangsbogen aufweisen.
Durch die auf Abstand stehenden Flankenausläufe lla ist die Mantelkurve an dieser
Stelle offen, die in Koinzidenz mit einer Koordinaten-Bewegungsrichtung der Maschine
ist.
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Der in die Bohrspindel 4 eingespannte Bohrstahl 6 befindet sich ebenfalls
in Koinzidenz mit dem vorerwähnten Kurvenauslauf. Diese Stellung des Bohrstahles
ist durch den Mitnehmer 7 fixiert. In der in Fig. 1 dargestellten Stellung des Bohrstahles
und der Mantelkurve stehen beide in der gleichen Achsebene, die der Soll-Winkelstellung
des Bohrstahles, bezogen auf eine Koordinaten-Bewegungsrichtung der Maschine, entspricht.
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Die Drehwinkelstellung der Bohrspindel und damit des Bohrstahles erfolgt
durch eine geradlinige Bewegung der Kurvenrolle 12 durch den Antriebeiner Kurvenfianke
11. Der Abstand der Kurvenausläufe lla entspricht genau dem Durchmesser der Kurvenrolle
12. Im tiefsten Ort der Mantelkurve, also zwischen den beiden Kurvenausläufen lla,
ist die Soll-Winkelstellung der Bohrspindel erreicht, wobei die Kurvenrolle an beiden
Ki#r###fiankenausläufen der Mantelkurve anli~gt.
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Die Kurvenrolle 12 ist zwischen zwei Endstellungen verschiebbar. Die
in Fig. 1 im Schnitt gezeichnete linke Endstellung liegt vor der Mantelkurve. In
dieser einen Endstellung der Kurvenrolle kann die Mantelkurve mit der Bohrspindel
frei umlaufen. Diese Endstellung entspricht derjenigen, in der mit dem Bohrstahl
gebohrt wird. Die andere Endstellung der Kurvenrofle ist in Fig. 1 strichpunktiert
dargestellt. Die Kurvenrolle befindet sich zwischen den Flankenausläufen lla und
fixiert die Soll-Winkelstellung des Bohrstahls bezogen auf eine Koordinaten-flewegungsrichtung
der Maschine.
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Der translatorische Bewegungsantrieb der Kurvenrolle erfolgt mittels
eines,hydraulisch betätigten Schubkolbentriebes 13, der in einem Deckel 14 des Spindelstockes
1 angeordnet ist. Er besteht aus einem Zylinder 15, einem Kolben 16 und einer Kolbenstange
17, die an dem Querhaupt 18 eines Rollenschiebers 19 mittig zu den beiden lührungshülsen
20 desselben durch die Mutter 21 befestigt ist. Zur Befestigung des Deckels 14 dienen
mehrere Schrauben 22.
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Die beiden Führungshülsen 20 des Rollenschiebers 19 sind auf den beiden
Führungsstangen 23 angeordnet, die parallel zueinander in dem Deckel des Spindelstockes
sitzen; Diese beiden Führungsstangen befinden sich zu beiden Seiten des Zylinders
15, der in einer Aufnahmebohrung einer an den Deckel angegossenen Aufnahme 24 eingelassen
und durch Stifte 25 in ihr befestigt ist. Der Zylinder hat an seinen beiden Enden
Ein- und Auslassöffnungen 26 und 27 für das durch nicht dargestellte Druckmittelleitungen
zugeführte Drucköl, wie dies durch die Pfeile 28 und 29 angedeutet ist. Durch ein
nicht dargestelltes Umschaltventil ist der Druckmittelzu- und abfluss im Sinne der
gestrichelten Pfeile umschaltbar. Der Rollenschieber 19 führt demgemäss eine hin
und her gehende Bewegung von einer Endlage in die andere aus.
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Die Kurvenrolle 12 ist an dem Rollenträger 30 gelagert, und dieser
ist an dem Rollenschieber 19 angeordnet. Zu diesem Zweck hat der Rollenschieber
zwei koaxiale Führungsaugen 31, in denen zwei koaxiale Führungsansätze 32 des Rollenträgers
axial geführt sind. Sie sind durch Gleitfedern 33 gegen Drehung in den Führungsaugen
gesichert. Die Führungsansätze 32 sind
hohl ausgebildet und nehmen
beidseitig der Kurvenrolle Federn 34 auf. Diese Federn können als Tellerfedernpaket
ausgebildet sein. Es sind Tellerfedern, die sich gegen Endscheiben 35 der Führungsaugen
abstützen und die Führungsansätze bodenseitig beaufschlagen. Die Federn 34 sind
auf Schraubenbolzen 36 geführt. Die Schraubenbolzen dienen zugleich zur Einstellung
der Vorspannung in der Federung des Rollenträgers. Der Rollenträger ist auch tangential
zu der Mantelkurve und quer zu der Rollenachse 12a gefedert.
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An dem Rollenschieber 19 ist ein doppeltwirkender Schaltnocken 37
mit den beiden Schrägflächen 38 befestigt, der mit zwei in dem Spindelstock 1 befindlichen
Endschaltern 39 und 40 zur Endlagenquittierung der Kurvenrolle zusammen arbeitet.
Bei Betätigung des in Fig. 4 linken vorderenEndschalters 39, wie dargestellt, befindet
sich die Kurvenrolle 12 in ihrer vorderen Endstellung vor der Mantelkurve. Der Endschalter
gibt über die Steuerung der Maschine das Kommando für den Drehantrieb der Bohrspindel
4. Wird nach Beendigung des Bohrvorganges der Bohrvorgang unterbrochen und der Drehantrieb
der Bohrspindelirch eine der Kupplungen des Getriebes. airsgeschaltet; So er#lt
der Schubkolben-.
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trieb im Sinne des Pfeiles 28 Druckmittelzufluss, während da aus dem
Zylinder verdrängte 61J wie durch den Pfeil 29 angedeutet, abfliesst. Die Kurvenrolle
28 beaufschlagt eine der beiden Kurvenflanken der Mantelkurve und übt einen Stellantrieb
auf die leer laufende Bohrspihdel Wg, deren Soll-Drehwinkel erreicht ist» sobald
die Kurve#?clle 12 zwischen den beiden Flankenausläufen lig steht. Während der Bewegung
zwischen den Kurvenausläufen wird der rechte Endschalter 40 betätigt, der die Winkelstellung
quittiert und
von der numerischen Steuerung der Bohrmaschine ein
Kommando zur Freistellung des Bohrstahls derart übermittelt, dass in einer Maschinen-Einfahrrichtung
entweder der Werkstückt Isch oder der Bohrspindelstock eine geringe Verschiebung
quer zur Bohrspindel durchführt und anschliessend der Bohrstahl 6 aus der nicht
dargestellten Bohrung herausgezogen wird. Damit ist der Arbeitsvorgang beendet.
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In der Fig. 2 ist in Abänderung der Fig. 1 die Bohrspindel in einer
Bohrspindelhülse 41 angeordnet und in dieser längsverschiebbar geführt. In diesem
Falle ist die Mantelkurve 10 auf der Bohrspindelhülse 41 befestigt. Pate';i#anspr(iche: