DE19807898A1 - Kernbohrmaschine mit einer Steuerung bzw. Regelung der Vorschubgeschwindigkeit des Kernbohrers und Verfahren zum Kernbohren - Google Patents
Kernbohrmaschine mit einer Steuerung bzw. Regelung der Vorschubgeschwindigkeit des Kernbohrers und Verfahren zum KernbohrenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Kernbohrmaschine mit einem Kernbohrer zum Bohren oder
Fräsen eines Loches, einer Bohrung oder dergleichen in einem Werkstück, z. B.
Betonbauteil, wie Tiefbauartikel für die Entwässerung, Revisionsschacht, Kleinklär
anlage, Betonplatte oder -röhre oder dergleichen, mit einem Drehantrieb, der den
Kernbohrer in Drehung oder Rotation versetzt und mit einem Vorschubantrieb, der den
Kernbohrer zum Werkstück hin (Vorschub) bzw. vom Werkstück weg (negativer
Vorschub) verfährt.
Unter einem Kernbohrer wird im Rahmen dieser Anmeldung ein hohler Bohrer ver
standen, der beim ringförmigen Eindringen in das Werkstück den inneren Teil bis zum
Durchtrennen der Wandung des Werkstücks als Kern, z. B. Bohrkern, Betonkern oder
Scheibe, stehenläßt. Mit einem Kernbohrer bzw. einer Kernbohrkrone wird somit in
das Werkstück ein ringförmiges Bohrloch gebohrt oder gefräst. Solche Kernbohr
maschinen bzw. Kernbohrer oder auch Kronbohrer werden beispielsweise zum Bohren
von Löchern in Werkstücke aus Beton, beispielsweise Revisionsschächte oder son
stige Tiefbauartikel für beispielsweise die Entwässerung eingesetzt. Dabei kann die
Wanddicke der insbesondere aus Beton oder dergleichen Materialien bestehenden
Werkstücke bis zu 250 mm oder auch mehr betragen. Der mit diesen bekannten
Kernbohrmaschinen erreichbare Bohrlochdurchmesser liegt ca. im Bereich von
100 mm bis 1300 mm oder sogar darüber. Die in die Werkstücke gebohrten oder
gefrästen Bohrungen oder Löcher dienen beispielsweise zum Anschluß von Wasser
zuleitungen bzw. -ableitungen. Auch können die Bohrungen als Einstiegslöcher bzw. -lu
ken für Bedienpersonal dienen, dem beispielsweise für die Durchführung von
Wartungs- bzw. Revisions- oder Reparaturarbeiten Zugang zu beispielsweise dem
Inneren des Revisionsschachtes bzw. sonstigen Tiefbauartikel gewährt werden soll.
Aus dem Vorgenannten erhellt sich, daß es sich bei den Kernbohrmaschinen der
vorliegenden Anmeldung um großvolumige Schwerlast-Bohrmaschinen handelt.
Der Kernbohrer der Kernbohrmaschine besteht im wesentlichen aus einem einseitig
offenen, topfförmigen Trägerteil aus bevorzugt Stahl, welches mittels des Drehantrie
bes in Drehung oder Rotation um die Mittellängsachse versetzt wird. Auf dem freien
Umfangsrand im Bereich der Öffnung des Kernbohrers sind z. B. auswechselbare
Diamantschneiden oder dergleichen Bohrmesser befestigt, die eine im Vergleich zum
Werkstoffmaterial höhere Härte aufweisen.
Mit dem Vorschubantrieb wird der um eine Mittellängsachse in Drehung versetzte
Kernbohrer auf das Werkstück hin verfahren, um ein ringförmiges Bohrloch in das
Werkstück zu bohren bzw. zu fräsen. Nach Beendigung des Bohrvorganges wird der
Kernbohrer mittels des Vorschubantriebes weg vom Werkstück verfahren (negativer
Vorschub), um dann für die Erstellung einer neuen Bohrung in dem gleichen oder
einem anderen Werkstück eingesetzt werden zu können.
Allerdings haben sich derartige, bekannte Kernbohrmaschinen in der Praxis nicht
sonderlich gut durchsetzen können und werden hauptsächlich für die Erstellung kleiner
Bohrlöcher sowie kleinerer Einstiegslöcher in Abwasserkanälen benutzt.
Der Hauptgrund für diesen limitierten Einsatz der bekannten Kernbohrmaschinen liegt
in folgenden Nachteilen:
Zum einen ist die Bohrdauer zum Erstellen einer insbesondere einen großen Durch messer aufweisenden Kernbohrung in den eingangs genannten Werkstücken relativ lang und der Vorgang somit zeit- und kostenintensiv. Zum anderen erfordert die Bedienung dieser herkömmlichen Kernbohrmaschinen äußerst erfahrenes, gut geschul tes und aufmerksames Bedienpersonal. Wird zum Beispiel die Vorschubgeschwindig keit des Kernbohrers von der Bedienperson aufgrund einer Unaufmerksamkeit oder aufgrund von Unerfahrenheit bzw. Unkenntnis auf einen zu hohen Wert eingestellt, kann sehr rasch der Fall eintreten, daß der Drehantrieb des Kernbohrers zu hoch belastet wird und der Kernbohrer in dem Werkstück verklemmt bzw. nicht mehr in Rotation versetzbar ist und feststeckt. In einem solchen Fall ist der Kernbohrer nur unter äußerst hohem zeitlichen Aufwand aus dem Werkstück wieder entfernbar, wobei das Werkstück selbst oder auch der Kernbohrer unter Umständen zerstört werden kann. Ein solches Feststecken oder Festklemmen des Kernbohrers in dem Werkstück kann somit zu Maschinenausfallzeiten der Kernbohrmaschine von bis zu mehreren Stunden führen.
Zum einen ist die Bohrdauer zum Erstellen einer insbesondere einen großen Durch messer aufweisenden Kernbohrung in den eingangs genannten Werkstücken relativ lang und der Vorgang somit zeit- und kostenintensiv. Zum anderen erfordert die Bedienung dieser herkömmlichen Kernbohrmaschinen äußerst erfahrenes, gut geschul tes und aufmerksames Bedienpersonal. Wird zum Beispiel die Vorschubgeschwindig keit des Kernbohrers von der Bedienperson aufgrund einer Unaufmerksamkeit oder aufgrund von Unerfahrenheit bzw. Unkenntnis auf einen zu hohen Wert eingestellt, kann sehr rasch der Fall eintreten, daß der Drehantrieb des Kernbohrers zu hoch belastet wird und der Kernbohrer in dem Werkstück verklemmt bzw. nicht mehr in Rotation versetzbar ist und feststeckt. In einem solchen Fall ist der Kernbohrer nur unter äußerst hohem zeitlichen Aufwand aus dem Werkstück wieder entfernbar, wobei das Werkstück selbst oder auch der Kernbohrer unter Umständen zerstört werden kann. Ein solches Feststecken oder Festklemmen des Kernbohrers in dem Werkstück kann somit zu Maschinenausfallzeiten der Kernbohrmaschine von bis zu mehreren Stunden führen.
Um derartige Ausfälle aufgrund eines Steckenbleibens des Kernbohrers in dem Werk
stück zu vermeiden, tendieren weniger erfahrene Bedienpersonen dazu, den Vorschub
der Kernbohrmaschine auf solche Vorschubgeschwindigkeiten während des Bohr
vorganges einzustellen, bei denen die an dem Drehantrieb anliegende Last bzw. das
von dem Drehantrieb abgegebene Drehmoment nicht einen oberen, kritischen Grenz
bereich im Bereich der Maximallast erreicht. Aber auch bei dieser Betriebsart der
Kernbohrmaschine besteht der Nachteil, daß der Bohrvorgang zur Herstellung eines
Loches oder einer Bohrung in dem Werkstück verlängert wird. Darüber hinaus haben
praktische Erfahrungen gezeigt, daß die Diamantschneiden bzw. Diamanteinsätze oder
dergleichen des Kernbohrers bzw. der Kernbohrkrone bei dieser Betriebsart erheblich
schneller verschleißen und infolgedessen in kürzeren Zeitintervallen ausgewechselt
bzw. erneuert werden müssen. Zum einen sind diese Diamantschneiden recht kost
spielig und zum anderen benötigt das Auswechseln der Diamantschneiden wiederum
Wartungs- bzw. Reparaturzeit. Insoweit ist es ebensowenig vorteilhaft, die Kernbohr
maschine zum Vermeiden eines Feststeckens bzw. Festklemmens des Kernbohrers in
dem Werkstück in einem mittleren Lastbereich bzw. einem Teillastbereich zu betrei
ben. Schließlich ist auch zu berücksichtigen, daß die Werkstücke, beispielsweise
durch Stahlmatten oder sonstiges Verstärkungsmaterial, welches beispielsweise in
den Betonwänden der Werkstücke eingegossen oder auf sonstige Weise in das
Werkstück integriert ist, eine nicht homogene Struktur über die Eindringtiefe des
Kernbohrers in die Wand des oder in das Werkstück selbst aufweisen. Trifft der
Kernbohrer während des Bohrvorganges beispielsweise auf eine Stahlmatte oder
sonstiges Verstärkungsmaterial, kann es zu einer abrupten Erhöhung der vom Dreh
antrieb geforderten Last bzw. des abzugebenden Drehmoments kommen mit der
Gefahr, daß der Drehantrieb überlastet wird und der Kernbohrer in dem Werkstück
während des Bohrvorganges steckenbleibt.
Ein weiteres Problem der bekannten Kernbohrmaschinen besteht darin, daß nach der
Beendigung des Bohrvorganges der aus dem Werkstück herausgetrennte Bohrkern
bzw. die Kreisscheibe in den topfförmigen Innenraum oder sonstigen Hohlraum des
Kernbohrers gelangen kann. Aufgrund des beträchtlichen Gewichts der herausgetrenn
ten Kerne bzw. Scheiben des Werkstückes kann es sich als äußerst schwierig er
weisen, diesen Kern aus dem Innenraum des Kernbohrers zu entfernen. Erschwerend
kommt hinzu, daß die lichte Weite des topfförmigen Innenraums des Kernbohrers im
Bereich der am vorderen Umfangsrand angebrachten Diamantschneiden bzw. Dia
manteinsätze geringer ist, als im hinteren, zur Bohrspindel weisenden Bereich. Der
Innenraum des Kernbohrers verjüngt sich somit im Bereich der vorderen Öffnung in
Form eines stufigen Abschnitts. Ist nach Beendigung des Bohrvorganges der Kern
bzw. die Scheibe einmal in den Innenraum des Kernbohrers gelangt, erschwert dieser
stufige Absatz, insbesondere auch aufgrund des Gewichtes und der Abmessungen
des Kerns bzw. der Scheibe ein Entfernen der Scheibe aus dem Kernbohrer. Hierdurch
wird die Maschinenlaufzeit der bekannten Kernbohrmaschinen unter Umständen
erheblich reduziert. Zwar besteht theoretisch die Möglichkeit, das Werkstück auf dem
Werkstücktisch in einer bezüglich des Kernbohrers exakt definierten Distanz bzw.
Position zu positionieren, um in Kenntnis dieser Position bzw. Distanz und der Wand
stärke bzw. sonstigen Dicke des Werkstückes einen bestimmten Vorschubweg bis zur
Beendigung des Bohrvorganges einzustellen, so daß der herausgetrennte Kern bzw.
die Scheibe nicht in den Innenraum des Kernbohrers gelangen kann. Dies erweist sich
jedoch im täglichen Betrieb derartiger Kernbohrmaschinen als nicht praktikabel, da die
Werkstücke aufgrund ihrer Größe wie auch des Gewichts nicht reproduzierbar und mit
hohen Positionstoleranzen in bezug auf die Kernbohrmaschine auf dem oder den
Werkzeugtischen positioniert werden können.
Schließlich besteht auch das Problem, daß nach der Durchführung der Bohrvorgänge
an einem Werkstück, das auf dem der Kernbohrmaschine zugeordneten Werkstück
tisch positioniert ist, die Kernbohrmaschine während des Zeitraums, in dem das
bereits bearbeitete Werkstück abtransportiert und das nächste, neu zu bearbeitende
Werkstück antransportiert und auf dem Werkstücktisch positioniert werden, stillsteht.
Diese Stillstandszeiten können im Vergleich zu der eigentlichen Bearbeitungszeit bzw.
Zeitdauer der Durchführung der Bohrung bzw. Bohrungen recht stark ins Gewicht
fallen, da die Werkstücke sehr schwer und unhandlich und somit auch die Ab- bzw.
Hintransportzeiten bezüglich der eigentlichen Bearbeitungszeit nicht vernachlässigbar
sind. Insoweit ist die Effizienz der bekannten Kernbohrmaschinen zur Bearbeitung von
schweren, unhandlichen Betonbauteilen eingeschränkt. Insbesondere erhöhen sich
hierdurch die Kosten der Bearbeitung der Werkstücke erheblich.
Aus der DE 43 02 755 A1 ist bereits eine Steuereinrichtung zur Regelung einer von
zwei zusammenwirkenden Hydraulik-Verbrauchern abhängigen Arbeitskenngröße, wie
z. B. des Drehmoments einer mit einer hydraulischen Vorschub- und einer hydrau
lischen Drehantriebseinrichtung ausgestatteten Bohrwerkspindel bekannt. Dabei wird
ein die Last an einem der Hydraulik-Verbraucher repräsentierendes Signal als Steuer
signal für ein Druckventil herangezogen, mit dem der am anderen Hydraulik-Ver
braucher wirksame Arbeitsdruck entsprechen einer durch das Druckventil vorgegebe
nen Charakteristik veränderbar ist. Insbesondere ist über das Druckventil der am
anderen Hydraulik-Verbraucher wirksame Arbeitsdruck proportional mit dem Steuer
signal veränderbar. Diese bekannte Steuereinrichtung findet beispielsweise bei einer
mit einem hydraulischen Vorschub- und einem hydraulischen Drehantrieb ausgestatte
ten Bohrwerkspindel, aber auch bei Müllfahrzeugen, bei forstwirtschaftlichen Werk
zeugen oder ähnlichen Einsatzstellen Anwendung, bei denen zumindest zwei Ver
braucher gleichzeitig betrieben werden und zusammen die Maschinenleistung be
stimmen. Die Steuereinrichtung soll die Voraussetzung dafür schaffen, daß das am
Bohrwerkzeug oder dergleichen durch die Schnitt-Reaktionskräfte wirksame Drehmo
ment auf einen leistungsmäßig optimierten Wert eingeregelt bzw. konstantgehalten
werden kann.
Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kernbohr
maschine mit den eingangs erwähnten Merkmalen dahingehend weiterzubilden, daß
die Durchführung von Kernbohrungen bis zu einem Durchmesser von etwa 1500 mm
in einer gegenüber herkömmlichen Kernbohrmaschinen reduzierten Zeitdauer durch
führbar ist, die Gefahr eines Feststeckens, Festfahrens oder Verklemmens des Kern
bohrers in dem Werkstück weitestgehend vermieden und der Verschleiß des Kernboh
rers reduziert bzw. die Standzeit erhöht ist.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung bei der Kernbohrmaschine mit den eingangs
genannten Merkmalen im wesentlichen durch eine Steuer- oder Regelfunktion für die
Vorschubgeschwindigkeit des Kernbohrers während des Bohrvorganges gelöst, wobei
die Steuer- oder Regelfunktion eine Istwert-Erfassungsfunktion für den Last-Istwert
der an dem Drehantrieb anliegenden Last bzw. des von dem Drehantrieb abgegebenen
Drehmoments, eine Vergleichsfunktion zum Vergleich des Last-Istwertes mit wenig
stens einem Last-Sollwert aufweist und der Wert der Vorschubgeschwindigkeit in
Abhängigkeit des Ausgangs des Vergleichs bzw. der Vergleichsfunktion vorzugsweise
wechselweise auf wenigstens zwei diskrete Werte, insbesondere einen unteren Wert
und einen oberen Wert eingestellt wird.
Dadurch, daß die Kernbohrmaschine eine solchermaßen ausgebildete Steuerung oder
Regelung für die Vorschubgeschwindigkeit bzw. die Drehzahl des Vorschubantriebes
des Kernbohrers aufweist, ist einerseits eine nur kurze gegenüber dem Einsatz her
kömmlicher Kernbohrmaschinen verringerte Zeitdauer zur Erstellung einer Bohrung in
dem Werkstück gewährleistet. Dies wird dadurch bewerkstelligt, daß der obere Wert
der Vorschubgeschwindigkeit bevorzugt derart eingestellt ist, daß der Drehantrieb
geringfügig unter oder etwa bei maximaler Last betrieben wird. Andererseits wird bei
derart eingestellten Vorschubgeschwindigkeiten auch der Verschleiß der Diamant
schneider bzw. -einsätze des Kernbohrers minimiert. Dadurch, daß der Last-Istwert
des Drehantriebes erfaßt wird, besteht die Möglichkeit, bei einem unzulässig hohen
Ansteigen des Last-Istwertes des Drehantriebes die Vorschub-Geschwindigkeit des
Kernbohrers mittels des Vorschubantriebes insbesondere abrupt zu reduzieren und auf
einen unteren Wert einzustellen, bei dem der Last-Istwert des Drehantriebes wieder
auf Werte in einem zulässigen Bereich zurückgeführt wird. In einer bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung wird somit die Vorschub-Geschwindigkeit des Kern
bohrers zwischen wenigstens zwei diskreten Werten insbesondere wechselweise und
zyklisch hin- und hergeschaltet, wobei der obere Wert der Vorschub-Geschwindigkeit
bezüglich der Einhaltung oder Erreichung einer oberen, zulässigen Belastung des
Drehantriebes ausgelegt ist. Der untere Wert der Vorschub-Geschwindigkeit ist
dahingehend eingestellt, daß der Drehantrieb insbesondere während einer gewissen
Zeitdauer in bevorzugt einem unteren oder gegebenenfalls auch einem mittleren
Teillastbereich betrieben und die Eindringtiefe des Kernbohrers in das Werkstück
während dieser Zeitdauer nicht oder nur geringfügig erhöht wird. Anschließend wird
von der Steuer- oder Regelfunktion die Vorschub-Geschwindigkeit wieder auf den
oberen Wert eingestellt, so daß der Drehantrieb in dem oberen, bevorzugt maximalen
zulässigen Lastbereich arbeitet und die Eindringtiefe erheblich erhöht wird. Dadurch,
daß die Vorschub-Geschwindigkeit dann, wenn der Last-Istwert des Drehantriebes bei
Überschreiten eines Last-Sollwertes abrupt von dem oberen auf den unteren Wert der
Vorschub-Geschwindigkeit abgesenkt wird, wird darüberhinaus sicher und selbsttätig
ein Festklemmen, Feststecken oder dergleichen des Kernbohrers in dem Material des
Werkstückes vermieden.
Grundgedanke der erfindungsgemäßen Kernbohrmaschine ist es, die Vorschub-Ge
schwindigkeit nach Art insbesondere einer Zweipunkt-Regelung oder gegebenenfalls
auch Mehrpunkt-Regelung zwischen wenigstens einem unteren und einem oberen
Wert in Abhängigkeit von dem Ausgang des Vergleiches des Last-Istwertes mit einem
Last-Sollwert zu variieren, wobei die Kernbohrmaschine bei Vorschub-Geschwindig
keitswerten im oberen Bereich eine maximale Bohrleistung und bei unteren Werten der
Vorschub-Geschwindigkeit keine oder eine nur geringe Bohrleistung erreicht. Ein
Verschleiß der Diamant-Schneidwerkzeuge findet praktisch nur während der Zeitdauer
des Vorliegens des oberen Vorschub-Geschwindigkeitswertes statt. Durch ein abrup
tes Absenken der Vorschub-Geschwindigkeit von dem oberen Wert auf den unteren
Wert wird darüber hinaus ein Feststecken bzw. Festklemmen des Kernbohrers in dem
Werkstück unterbunden.
Nach einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kernbohr
maschine ist der Last-Sollwert auf etwa einen solchen Wert eingestellt, der geringfü
gig kleiner oder etwa gleich der Maximallast des Drehantriebes ist. Hierdurch ist
gewährleistet, daß die Kernbohrmaschine während der Zeitdauer der Einstellung des
oberen Wertes der Vorschubgeschwindigkeit in etwa die maximal zulässige,
maschinen- bzw. drehantriebsbedingte Bohrleistung erbringt. Überraschenderweise
hat sich herausgestellt, daß über den gesamten Bohrvorgang gesehen unter diesen
Betriebsbedingungen der Verschleiß des Kernbohrers bzw. der Diamantschneidwerk
zeuge gegenüber dem Betrieb bei etwa mittlerer Last oder etwa dreiviertel der Maxi
mallast reduziert ist.
Von Vorteil ist der obere Wert der Vorschub-Geschwindigkeit manuell oder mittels
einer Regelung, insbesondere einem PID-Regler, auf solche Werte eingestellt, daß der
Drehantrieb während des Bohrvorganges bei einem Vorschub des Kernbohrers mit
dem oberen Wert der Vorschub-Geschwindigkeit geringfügig unterhalb oder etwa bei
der Maximallast betrieben wird. Auch diese Maßnahme dient dazu, die Standzeit des
Kernbohrers bzw. der Schneidwerkzeuge gegenüber den herkömmlichen Kernbohrern
zu erhöhen und die Zeitdauer des Bohrvorganges zu verkürzen.
Nach einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der untere Wert der
Vorschub-Geschwindigkeit auf Werte unterhalb etwa 1/3 des oberen Wertes der
Vorschub-Geschwindigkeit eingestellt. Wie praktische Erfahrungen gezeigt haben, ist
bei solchen Werten der unteren Vorschub-Geschwindigkeit der Verschleiß des Kern
bohrers bzw. der daran befestigten Diamant-Schneidwerkzeuge äußerst gering bzw.
vernachlässigbar.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der untere Wert
der Vorschub-Geschwindigkeit bevorzugt auf Null eingestellt oder nimmt gegebenen
falls auch negative Werte (negativer Vorschub) an. Je nach Abhängigkeit des Werk
stoffes, in dem eine Bohrung durchzuführen ist, kann es sich als äußerst vorteilhaft
erweisen, den unteren Wert der Vorschub-Geschwindigkeit auf Null einzustellen. Wird
der untere Wert der Vorschub-Geschwindigkeit auf negative Werte eingestellt, bedeu
tet dies, daß der Kernbohrer während eines Zeitintervalls zunächst von dem Werk
stück weg verfahren wird, um dann bei Einstellen des oberen Wertes der Vorschub-Ge
schwindigkeit wieder auf das Werkstück hin verfahren zu werden. Dies kann in
manchen, insbesondere werkstoffbedingten Anwendungsfällen von Vorteil sein.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die Vorschub-Ge
schwindigkeit auf den oberen Wert eingestellt, sofern der Last-Istwert den Last-Soll
wert unterschreitet. Bei Vorliegen dieser Bedingung für den Last-Istwert besteht
keine Gefahr der Überlastung des Drehantriebes des Kernbohrers. Insoweit kann bei
Einhaltung dieser Bedingung die Vorschub-Geschwindigkeit auf einen maximal zulässi
gen oberen Wert eingestellt sein, bei dem der Drehantrieb nahe oder etwa bei der
Maximallast betrieben wird.
Weiterhin wird die Vorschub-Geschwindigkeit auf den unteren Wert eingestellt, sofern
der Last-Istwert dem Last-Sollwert in etwa gleicht oder diesen überschreitet. Bei
Vorliegen dieser Bedingung für den Last-Istwert besteht die Gefahr, daß der Kernboh
rer in dem Material des Werkstückes feststeckt oder festklemmt, so daß dann ins
besondere abrupt die Vorschub-Geschwindigkeit von dem oberen Wert auf den
unteren Wert reduziert wird. Insoweit ist der Gefahr des Feststeckens oder Einklem
mens des Kernbohrers in dem Werkstück wirksam begegnet.
Nach einer anderen äußerst vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die
Steuer- oder Regelfunktion eine Zeitfunktion mit einer insbesondere einstellbaren
Zeitdauer auf, wobei die Vorschub-Geschwindigkeit auf den unteren Wert eingestellt
wird, sofern der Last-Istwert während dieser Zeitdauer dem Last-Sollwert gleicht oder
diesen überschreitet. Durch diese Maßnahme werden kurzzeitige, insbesondere
materialbedingte Lastanstiege des Drehantriebs während des Bohrvorganges ausge
blendet. Derartige kurzzeitige Lastanstiege führen somit nicht zu einer Absenkung des
Vorschub-Geschwindigkeitswertes von dem oberen auf den unteren Wert. Die Zeit
dauer kann dabei je nach Typ der Kernbohrmaschine und Material des zu bearbeiten
den Werkstückes im Bereich zwischen 0,1 sec und 1 sec, bevorzugt auf 0,5 sec
eingestellt sein.
Nach einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung hat sich die Maß
nahme als vorteilhaft erwiesen, daß die Vorschub-Geschwindigkeit mit einer Zeit
verzögerung auf den oberen Wert eingestellt wird, sofern der Last-Istwert den Last-Soll
wert unterschreitet. Diese insbesondere variabel einstellbare Zeitverzögerung kann
beispielsweise von der Bedienperson der Kernbohrmaschine eingestellt werden oder
gespeichert sein und sorgt für eine zusätzliche Verweildauer, während der die
Vorschub-Geschwindigkeit auf den unteren Wert eingestellt bleibt, um die Steuerung
bzw. Regelung des Vorschub-Antriebes bzw. der Vorschub-Geschwindigkeit zu
stabilisieren und zu beruhigen.
Als äußerst vorteilhafte, eigenständige Ausgestaltung der Erfindung wird die
Vorschub-Geschwindigkeit mittels der Steuer- oder Regelfunktion während des
Bohrvorganges zyklisch zwischen den diskreten Werten, insbesondere dem unteren
Wert und dem oberen Wert variiert. Es versteht sich, daß durch eine Modifizierung
des Ausführungsbeispieles natürlich auch eine Variation der Vorschub-Geschwindig
keiten zwischen mehr als zwei diskreten Werten möglich ist. In diesem Fall ist eine
Modifikation der Vergleichsfunktion durch Einführung mehr als eines Last-Sollwertes
erforderlich, wobei dann die Vorschub-Geschwindigkeit je nach Ausgang des Ver
gleichs über die Steuer- und Regelfunktion auf mehr als zwei diskrete, unterschiedli
che Vorschub-Geschwindigkeiten einstellbar ist. Durch diese Maßnahme der zykli
schen Variation zwischen diskreten Werten wird der Bohrvorgang in Zeitperioden
unterteilt, wobei in einer ersten Periode der Drehantrieb praktisch unter Voll- oder
Maximallast und in einer anschließenden Periode unter Teil- oder Minimallast betrieben
wird.
Weiterhin bietet es sich an, daß die Vorschub-Geschwindigkeit in Abhängigkeit des
Last-Istwertes des Drehantriebes mittels eines Reglers, insbesondere PID-Reglers oder
dergleichen, geregelt wird. Aufgrund dieser Maßnahme kann die Vorschubgeschwin
digkeit auf unterschiedliche diskrete, mittels des Reglers jedoch optimierte Werte,
eingestellt werden. Somit ist die Bedienperson der Kernbohrmaschine davon entlastet,
die jeweiligen Werte der Vorschub-Geschwindigkeit beispielsweise per Hand zu
optimieren.
Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Drehantrieb der
Kernbohrmaschine als Hydraulikmotor ausgebildet, der von einer elektromotorisch
betriebenen Pumpe mit Druckfluid beaufschlagt ist. Diese Maßnahme bietet sich
insbesondere bei Hochleistungs-Kernbohrmaschinen an, bei denen dem Drehantrieb
erhebliche Leistungen abverlangt werden.
Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, daß der Last-Istwert des Drehantriebes
mittels einer Messung des Druckes des Druckfluids des Hydraulikmotors erfaßt wird.
Natürlich besteht auch die Möglichkeit, den Last-Istwert mittels einer Messung des
Stromes zu erfassen, sofern der Drehantrieb als elektrischer Antrieb ausgebildet ist.
Von Vorteil ist der Vorschubantrieb als elektrischer Motor, insbesondere mit Encoder
oder dergleichen, oder als Servomotor ausgebildet, dessen Drehzahl mittels der
Steuer- oder Regelfunktion in Abhängigkeit des Last-Istwertes des Drehantriebs
verstellbar ist. Der elektrische Motor ist beispielsweise über einen Spindelantrieb oder
dergleichen mit dem Support des Kernbohrers verbunden, so daß die Drehzahl des
Vorschubantriebes ein Maß für die jeweils eingestellte Vorschub-Geschwindigkeit ist.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Bohren eines Loches, einer Bohrung
oder dergleichen in einem Werkstück, wobei man einen Kernbohrer mittels eines
Drehantriebes in Drehung oder Rotation versetzt, den Kernbohrer mittels eines Vor
schubantriebes zum Werkstück hin bzw. vom Werkstück wegfährt. Das Verfahren
zum Bohren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschub-Geschwindigkeit des
Kernbohrers in Abhängigkeit eines Vergleichs eines Last-Istwertes des Drehantriebes
mit einem Last-Sollwert, insbesondere wechselweise auf einen von mehreren dis
kreten Werten, insbesondere einen unteren Wert oder einen oberen Wert, eingestellt
wird. Aufgrund dieses erfindungsgemäßen Verfahrens können die Bohrungen in den
jeweiligen Werkstücken in, gegenüber den herkömmlichen Verfahren verkürzter Zeit
unter geringerem Verschleiß des Kernbohrers durchgeführt werden, wobei zusätzlich
die Gefahr des Feststeckens oder Verklemmens des Kernbohrers in dem Material des
Werkstückes während des Vorganges weitestgehend reduziert ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind durch die
kennzeichnenden Merkmale der vorhergehenden abhängigen Ansprüche angegeben.
Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden
Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbei
spiele. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für
sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand vorliegender Erfindung,
auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbe
ziehung.
Es zeigen:
Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer Kernbohrmaschine nach der Erfindung in
Seitenansicht und schematischer Darstellung mit zugeordnetem Werk
stücktisch, auf dem unterschiedlich große Werkstücke, teilweise ge
schnitten und weggebrochen dargestellt, positioniert sind,
Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kernbohr
maschine in Draufsicht mit zwei zugeordneten und entlang einer Strecke
angeordneten Werkzeugtischen,
Fig. 3 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Funktionsweise eines Ausführungs
beispiels der erfindungsgemäßen Steuer- oder Regelfunktion für die Vor
schubgeschwindigkeit des Kernbohrers,
Fig. 4 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Funktionsweise eines Ausführungs
beispiels der erfindungsgemäßen Steuer- oder Regelfunktion für den Vor
schubweg des Kernbohrers,
Fig. 5 ein Diagramm, in dem die zeitliche Änderung des Last-Istwertes des Dreh
antriebes für eine Steuer- und Regelfunktion gemäß Fig. 3 aufgetragen ist
und
Fig. 6 ein Diagramm, in dem der zeitliche Verlauf des Last-Istwertes des Dreh
antriebes für eine Steuer- und Regelfunktion gemäß Fig. 4 aufgetragen ist.
Die in Fig. 1 dargestellte Kernbohrmaschine 10 weist eine Plattform 42 auf, auf der
ein Drehantrieb 16 angeordnet ist, der den Kernbohrer 12 in Rotation oder Drehung
um eine Längsachse 44 versetzt. Weiterhin ist ein Vorschubantrieb 18 vorgesehen,
mit dem der Kernbohrer 12 auf das Werkstück 14 zu (Vorschub 20) bzw. von dem
Werkstück 14 weg (negativer Vorschub 22) verfahren werden kann. In vertikaler
Richtung 60 ist der Kernbohrer 12 mittels eines Antriebsmotors 62 verfahrbar. Im
Bereich der Plattform 42 ist der Antriebsmotor 62 mit der Bohrspindel gestrichelt in
der unteren vertikalen Position ein zweites Mal dargestellt, um den vertikalen Verfahr
weg zu verdeutlichen.
Der Drehantrieb 16 kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform als Hydraulik
motor 30 ausgebildet sein, der von einer mittels eines elektrischen Antriebes an
getriebenen Pumpe 32 mit Druckfluid versorgt wird. Der Vorschubantrieb 18 ist
gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung als elektrischer Motor 34 mit einem Encoder
oder als Servomotor ausgebildet, so daß die Möglichkeit besteht, die Drehzahl oder
auch den Drehwinkel des Motors 34 zu erfassen und bezüglich beispielsweise der
Größe "Vorschub-Geschwindigkeit" bzw. "Vorschubweg" des Kernbohrers 12 auszu
werten.
Das Werkstück 14 mit großen Abmessungen oder das Werkstück 14' mit geringeren
Abmessungen ist benachbart des Kernbohrers 12 bzw. der Kernbohrmaschine 10 auf
einem Werkstücktisch 46 angeordnet. Insbesondere dient die Kernbohrmaschine 10
zum Erstellen von Bohrungen bzw. Löchern in Betonbauteilen, wie Tiefbauartikel für
die Entwässerung, Revisionsschächte, Kleinkläranlagen, Betonplatten, rechteckige
oder runde Betonröhren oder dergleichen. Die Werkstücke können ein Gewicht bis ca.
10.000 bis 12.000 kg aufweisen, einen Durchmesser bis zu 2.400 mm besitzen,
wobei die zu durchbohrende Wand der Werkstücke 14 Dicken bis zu ca. 250 bis 300
mm aufweisen kann.
Auf der Plattform 42 der Kernbohrmaschine 10 können selbstverständlich noch
weitere, für den Betrieb der Kernbohrmaschine 10 notwendige bzw. sinnvolle Ag
gregate, wie eine programmierbare Steuerung für z. B. die Steuer- und Regelfunktio
nen oder dergleichen, weitere Antriebe oder dergleichen angeordnet sein.
Gemäß einer vorteilhaften, deutlicher in Fig. 2 dargestellten Weiterbildung der Kern
bohrmaschine 10 sind wenigstens zwei oder auch mehrere Werkstücktische 46, 48
benachbart zueinander entlang bevorzugt einer Strecke 50 angeordnet. Die Strecke
50 ist im wesentlichen quer zur Längsachse 44 des Kernbohrers 12 ausgerichtet. Die
Kernbohrmaschine 10 bzw. der Kernbohrer 12 sind in etwa parallel zu der Strecke 50
in horizontaler Richtung 52 verfahrbar.
Aufgrund dieser Maßnahmen besteht die Möglichkeit, die Maschinennutzungszeit der
Kernbohrmaschine 10 effizienter zu gestalten. Unterstellt man, daß auf den beiden
Werkstücktischen 46, 48 jeweils ein noch zu bearbeitendes Werkstück 14 bzw. 14'
positioniert ist, so kann die Kernbohrmaschine 10 in der in Fig. 2 wiedergegebenen
Position zunächst das auf dem Werkstücktisch 46 befindliche Werkstück 14 bzw. 14'
bearbeiten. Nach Erstellung der einen oder mehreren Bohrungen in dem Werkstück 14
bzw. 14' auf dem Werkstücktisch 46 wird die Kernbohrmaschine 10 in horizontaler
Richtung 52 (in Fig. 2 nach unten) verfahren, um die erforderlichen Bohrungen an dem
auf dem Werkstücktisch 48 befindlichen Werkstück 14 bzw. 14' durchzuführen.
Während dieser Bearbeitungszeit an dem auf dem Werkstücktisch 48 befindlichen
Werkstück 14 bzw. 14' kann das zuvor bearbeitete, auf dem Werkstücktisch 46
positionierte Werkstück 14 bzw. 14' beispielsweise mittels eines Gabelstaplers oder
dergleichen Transportvorrichtung entfernt und durch ein neues noch zu bearbeitendes
Werkstück 14 bzw. 14' ersetzt werden. Ist der Bearbeitungsvorgang des auf dem
Werkzeugtisch 48 befindlichen Werkstücks 14 bzw. 14' abgeschlossen, wird die
Kernbohrmaschine 10 wiederum in horizontaler Richtung 52 (in Fig. 2 nach oben)
verfahren, um das nächste, zwischenzeitlich auf dem Werkstücktisch 48 positionierte
Werkstück 14 bzw. 14' zu bearbeiten. Zwischenzeitlich wird dann das bereits be
arbeitete, auf dem Werkstücktisch 46 befindliche Werkstück 14 bzw. 14' von dem
Werkstücktisch 48 abtransportiert und durch ein neues, noch zu bearbeitendes
Werkstück 14 bzw. 14' ersetzt. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß
der Transport des noch zu bearbeitenden Werkstückes 14 bzw. 14' hin zu einem
Werkstücktisch 46, 48 und der abschließende Abtransport des bereits bearbeiteten
Werkstücks 14 bzw. 14' von einem Werkstücktisch 46, 48 nicht zu Lasten der
Nutzungszeit der Kernbohrmaschine 10 geht. Es versteht sich, daß die zwei oder
mehreren Werkstücktische 46, 48 auch in anderer als der in Fig. 2 dargestellten
Weise der Kernbohrmaschine 10 zugeordnet sein können. Auch kann die Kernbohr
maschine 10 in modifizierten Richtungen verfahrbar sein. Grundsätzlich ist es lediglich
erforderlich, daß der Kernbohrmaschine 10 wenigstens zwei Werkstücktische 46, 48
oder dergleichen zugeordnet sind, so daß die Kernbohrmaschine 10 während der für
den Abtransport eines bereits bearbeiteten Werkstücks 14, 14' bzw. Hintransport
eines noch zu bearbeitenden Werkstücks 14, 14' zu einem Werkstücktisch 46, 48
erforderlichen Zeit ein anderes Werkstück 14, 14' bearbeiten kann.
Um die Kernbohrmaschine 10 von einem Werkstücktisch 46 zu einem anderen Werk
stücktisch 48 zu verfahren, sind an der Kernbohrmaschine 10 bzw. der Plattform 42
Räder 54, Rollen oder dergleichen angeordnet (Fig. 1), die auf oder in Schienen 56
geführt sind. Dabei steht wenigstens eines der Räder 54, Rollen oder dergleichen in
Antriebsverbindung mit einem Antriebsmotor 58, so daß durch Einschalten des
Antriebsmotors 58 die Kernbohrmaschine 10 entlang den Schienen 56 weg von dem
einen Werkstücktisch 46, 48 hin zu dem anderen Werkstücktisch 48, 46 verfahrbar
ist. Zusammenfassend kann zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 festgehalten
werden, daß der Kernbohrer 12 in drei Achsen bzw. Richtungen, nämlich der Vor
schubrichtung 20, der vertikalen Richtung 60 sowie der horizontalen Richtung 52
verfahrbar ist. Durch diese Maßnahme wird eine äußerst effizient zu betreibende
Kernbohrmaschine zur Verfügung gestellt.
Es bleibt zu erwähnen, daß der oder die Werkstücktische 46, 48 als Drehtische
ausgebildet sind, wobei jedem Drehtisch ein Antriebsmotor 64 zugeordnet ist. Mittels
des Antriebsmotors 64 ist der Drehtisch um eine Mittelachse 66 drehbar, wobei der
Drehwinkel 68 individuell einstellbar ist. Sollen in das beispielsweise kasten- oder
röhrenartige bzw. topfförmige Werkstück seitlich zueinander versetzte Bohrungen
oder Löcher eingebracht werden, so ist der Drehtisch lediglich um den entsprechenden
Drehwinkel 68 zu verdrehen, so daß die Durchführung der Bohrung mittels der Kern
bohrmaschine 10 begonnen werden kann.
Im folgenden sollen einige Daten einer konstruktiven Ausführungsform der erfindungs
gemäßen Kernbohrmaschine 10 bzw. eines zugeordneten Werkstücktisches 46, 48
angegeben werden:
Kernbohrmaschine:
Höhe 3-4 m, Breite und Tiefe ca. 3 m, Bohrlochdurchmesser 100 mm-1.500 mm, Hub des Kernbohrers 12 in vertikaler Richtung 60 etwa 2.340 mm, Hub des Kernboh rers 12 in Vorschubrichtung 20, 22 ca. 1.300 mm, Drehzahl des Kernbohrers 12 im Bereich von 40-300 U/min.
Werkstücktisch:
Maximallast ca. 12.000 kg, hydraulisch betriebener Antriebsmotor 64, pneumatische Bremse zum Einstellen eines exakten Drehwinkels 68, Durchmesser der zu bohrenden Werkstücke 14, 14' im Bereich von etwa 100 mm bis zu etwa 2.400 mm.
Kernbohrmaschine:
Höhe 3-4 m, Breite und Tiefe ca. 3 m, Bohrlochdurchmesser 100 mm-1.500 mm, Hub des Kernbohrers 12 in vertikaler Richtung 60 etwa 2.340 mm, Hub des Kernboh rers 12 in Vorschubrichtung 20, 22 ca. 1.300 mm, Drehzahl des Kernbohrers 12 im Bereich von 40-300 U/min.
Werkstücktisch:
Maximallast ca. 12.000 kg, hydraulisch betriebener Antriebsmotor 64, pneumatische Bremse zum Einstellen eines exakten Drehwinkels 68, Durchmesser der zu bohrenden Werkstücke 14, 14' im Bereich von etwa 100 mm bis zu etwa 2.400 mm.
Zur Veranschaulichung der Größenverhältnisse sind in Fig. 1 zwei auf dem Werk
zeugtisch 46 positionierte Werkstücke 14, 14' abgebildet, wobei das Werkstück 14'
einen Innendurchmesser von etwa 800 mm und das Werkstück 14 einen Innendurch
messer von etwa 2.400 mm aufweist.
Im folgenden wird nun die Funktion der Kernbohrmaschine 10 bzw. der Steuerung
bzw. Regelung der Vorschub-Geschwindigkeit bzw. des Vorschubweges des Kernboh
rers 12 näher beschrieben.
Die Vorschub-Geschwindigkeit des Kernbohrers wird durch eine Steuer- oder Regel
funktion 24 während des Bohrvorganges insbesondere wechselweise auf wenigstens
zwei diskrete Werte, insbesondere einen unteren Wert VU oder einen oberen Wert VO
eingestellt. Wie Fig. 3 zu entnehmen ist, weist die Steuer- oder Regelfunktion 24 für
die Vorschub-Geschwindigkeit des Kernbohrers 12 eine Istwert-Erfassungsfunktion 26
für den Last-Istwert LI der an dem Drehantrieb 16 anliegenden Last bzw. des von dem
Drehantrieb 16 abgegebenen Drehmoments auf. Weiterhin ist eine Vergleichsfunktion
28 zum Vergleich des Last-Istwerts LI mit wenigstens einem Last-Sollwert LSV
vorgesehen. Der Wert der Vorschub-Geschwindigkeit wird sodann in Abhängigkeit des
Ausgangs des Vergleichs des Last-Istwertes LI mit dem Last-Sollwert LSV insbeson
dere wechselweise und zyklisch variierend auf den unteren Wert VU bzw. den oberen
Wert VO eingestellt. Dabei nimmt der Last-Sollwert LSV bevorzugt solche Werte an,
die geringfügig kleiner oder etwa gleich der Maximallast LM des Drehantriebs 16 sind.
Auch wird der obere Wert VO der Vorschubgeschwindigkeit manuell oder mittels
eines Regelkreises, beispielsweise eines PID-Reglers, auf solche Werte eingestellt, daß
der Drehantrieb 16 während des Bohrvorganges bei einem Vorschub des Kernbohrers
12 mit dem oberen Wert VO der Vorschub-Geschwindigkeit geringfügig unterhalb
oder etwa bei der Maximallast LM betrieben wird. Der untere Wert VU der Vorschub-Ge
schwindigkeit ist auf Werte unterhalb etwa 1/3 des oberen Wertes VO der
Vorschub-Geschwindigkeit eingestellt. Bevorzugt ist der untere Wert VU der
Vorschub-Geschwindigkeit Null oder nimmt in Sonderfällen sogar negative Werte
(negativer Vorschub) an. Die Vorschub-Geschwindigkeit des Kernbohrers 12 wird auf
den oberen Wert VO eingestellt, sofern der Last-Istwert LI den Last-Sollwert LSV
unterschreitet. Sofern der Last-Istwert LI dem Last-Sollwert LSV gleicht oder diesen
überschreitet, wird die Vorschubgeschwindigkeit auf den unteren Wert VU eingestellt.
Die Steuer- oder Regelfunktion 24 weist weiterhin eine Zeitfunktion mit einer ins
besondere individuell einstellbaren Zeitdauer TV auf. Die Vorschub-Geschwindigkeit
wird auf den unteren Wert VU eingestellt, sofern der Last-Istwert LI während der
Zeitdauer TV dem Last-Sollwert LSV gleicht oder diesen unterschreitet. Weiterhin
besteht die Möglichkeit, daß die Vorschub-Geschwindigkeit mit einer Zeitverzögerung
TD auf den oberen Wert VO eingestellt wird, sofern der Last-Istwert LI den Last-Soll
wert LSV unterschreitet. Die Vorschubgeschwindigkeit des Kernbohrers 12 wird
mittels der Steuer- oder Regelfunktion 24 während des Bohrvorganges zyklisch
zwischen den diskreten Werten VU und VO variiert. Dabei besteht weiterhin die
Möglichkeit, die Vorschubgeschwindigkeit, insbesondere VO in Abhängigkeit des
Last-Istwertes LI des Drehantriebes 16 mittels eines Reglers, beispielsweise eines
PID-Reglers oder dergleichen zu regeln.
Sofern der Drehantrieb 16 als Hydraulikmotor 30 ausgebildet ist, wird der Last-Istwert
LI mittels einer Messung des Drucks des Druckfluids des Hydraulikmotors 30 erfaßt.
Der bevorzugt als elektrischer Motor 34 insbesondere mit Encoder oder als Servo
motor ausgebildete Vorschubantrieb 18 ist bezüglich der Drehzahl mittels der Steuer- oder
Regelfunktion 24 in Abhängigkeit des Last-Istwertes LI des Drehantriebs 16
steuerbar oder regelbar.
Anhand der Fig. 3 sowie Fig. 5 soll die Funktionsweise der besonderen Steuerung
bzw. Regelung der Vorschub-Geschwindigkeit des Kernbohrers 12 bzw. des Verfah
rens zum Bohren eines Loches in einem Werkstück 14 näher erläutert werden. Nach
dem beispielsweise manuellen Start des Drehantriebs 16 und des Vorschubantriebs
18 fährt dieser den rotierenden Kernbohrer 12 mit der Vorschub-Geschwindigkeit VO
in Richtung des Werkstückes 14. Nach Eindringen des Kernbohrers 12 in das Werk
stück 14 erhöht sich die von dem Drehantrieb 16 abzugebende Last bzw. das ent
sprechende Drehmoment. Diese Last wird in der Istwert-Erfassungsfunktion 26 als
Last-Istwert LI ermittelt und in der Vergleichsfunktion 28 mit dem Last-Sollwert LSV
verglichen. Der Last-Sollwert LSV liegt leicht unterhalb oder in etwa bei der Maximal
last LM des Drehantriebes 16. Ist der Last-Istwert LI kleiner als der Last-Sollwert LSV,
wird die Vorschub-Geschwindigkeit auf dem oberen Wert VO beibehalten. Über
schreitet der Last-Istwert LI jedoch den Last-Sollwert LSV oder gleicht diesem, z. B.
über eine Zeitdauer TV, die beispielsweise 0,5 sec beträgt, wird die Vorschub-Ge
schwindigkeit von dem oberen Wert VO auf den unteren Wert VU, bevorzugt Null,
herabgesetzt. Der untere Wert VU der Vorschub-Geschwindigkeit wird zunächst
solange beibehalten, bis der Last-Istwert LI den Last-Sollwert LSV wieder unter
schreitet. Dann wird der untere Wert VU der Vorschub-Geschwindigkeit für eine
gewisse, einstellbare Zeitverzögerung TD weiter beibehalten, worauf nach Ablauf
dieser Zeitverzögerung TD die Vorschub-Geschwindigkeit von dem unteren Wert VU
wieder auf den oberen Wert VO heraufgesetzt wird.
In Fig. 5 ist der zeitliche Verlauf des Last-Istwertes LI in Abhängigkeit der Zeit aufge
tragen. Hat der Kernbohrer 12 nach Einschalten des Drehantriebs 16 und des Vor
schubantriebs 18 das Werkstück kontaktiert (Positionsbezugspunkt SO) steigt der
Last-Istwert LI des Drehantriebs 16 zunächst stark während des Eindringens des
Kernbohrers 12 in das Werkstück 14 an. Die Vorschub-Geschwindigkeit VO ist derart
eingestellt, daß der Last-Istwert LI nach einer Verweilzeit weiter ansteigt und den
Last-Sollwert LSV überschreitet. Ist diese Bedingung für die Zeitdauer TV erfüllt, wird
die Vorschub-Geschwindigkeit von dem oberen Wert VO auf den unteren Wert VU,
bevorzugt Null, heruntergeschaltet. Dementsprechend sinkt der Last-Istwert LI ab und
unterschreitet wieder den Last-Sollwert LSV. Ist diese Bedingung für eine Zeitverzöge
rung TD erfüllt, wird die Vorschub-Geschwindigkeit von dem unteren Wert VU wieder
auf den oberen Wert VO heraufgeschaltet und damit die von dem Drehantrieb 16
abgeforderte Last wieder erhöht. Im weiteren wiederholt sich der beschriebene Ablauf
so lange, bis der Bohrvorgang beendet ist.
Insgesamt wird mittels der beschriebenen Steuer- oder Regelfunktion 24 für die
Vorschub-Geschwindigkeit eine zyklische bzw. periodische Variation der Vorschub-Ge
schwindigkeit zwischen zwei oder mehreren diskreten Werten, insbesondere einem
nahe der Maximallast des Drehantriebes 16 liegenden oberen Wertes VO und einem
unteren Wert VU, der bevorzugt auf Null eingestellt ist, durchgeführt. Dementspre
chend verläuft die zeitliche Änderung des Vorschubweges bzw. -hubes nach Art einer
Treppenfunktion, wobei auch die von dem Drehantrieb 16 abgerufene Last zwischen
einem oberen nahe der Maximallast LM liegenden Last-Istwertes LI und einem, in
einem unteren Lastbereich liegenden Last-Istwertes variiert. Durch diese pulsartige
Variation der Belastung des Drehantriebes 16 mittels der Steuerung der Vorschub-Ge
schwindigkeit durch den Vorschubantrieb 18 werden zum einen gegenüber den
herkömmlichen Kernbohrmaschinen kurze Bohrzeiten zur Erstellung einer Bohrung
ermöglicht. Zum anderen wird der Verschleiß des Kernbohrers 12 bzw. der daran
befestigten Diamant-Schneider reduziert. Schließlich ist durch eine derartige Steue
rung der Vorschub-Geschwindigkeit in Abhängigkeit des Last-Istwertes LI des Dreh
antriebes 16 ein Feststecken, Festklemmen oder dergleichen des Kernbohrers 12 in
dem Werkstück 14 während des Bohrvorganges praktisch ausgeschlossen. Ein
weiterer Vorteil besteht darin, daß die Bedienperson der Kernbohrmaschine 10 weit
gehend von der Aufgabe entlastet ist, durch manuelle Eingriffe in die Steuerung oder
Regelung Funktionsstörungen, Überlastungen oder dergleichen der Kernbohrmaschine
10 abzuwenden.
Anhand der Fig. 4 und 6 wird im folgenden die Steuer- oder Regelfunktion 36 für die
Steuerung des Vorschubweges des Kernbohrers 12 während des Bohrvorganges
beschrieben. Diese Steuer- oder Regelfunktion 36 weist wiederum eine Istwert-Erfas
sungsfunktion 26 für den Last-Istwert LI der an dem Drehantrieb 16 anliegenden
Last bzw. des vom Drehantrieb 16 abgegebenen Drehmoments auf. Die Istwert-Erfas
sungsfunktion 26 kann für beide Steuer- oder Regelfunktionen 24, 36 identisch
aufgebaut sein. Weiterhin ist eine Vergleichsfunktion 38 vorgesehen, die den Last-Ist
wert LI mit einem Last-Sollwert LSS vergleicht. Überschreitet der Last-Istwert LI
diesen Last-Sollwert LSS oder gleicht dem Last-Sollwert LSS, wird ein Positions-Bezugs
punkt SO des Kernbohrers 12 detektiert bzw. festgelegt und der Kernbohrer 12
anschließend um eine einstellbare Wegstrecke SS weiter hin zum Werkstück 14
verfahren (Vorschub 20), wobei der Vorschubantrieb 16 angehalten oder reversiert
bzw. der Vorschub 20 des Kernbohrers 12 nach Durchfahren der Wegstrecke SS
gestoppt bzw. auf negativen Vorschub 22 umgestellt wird. Die Wegstrecke SS ist
auf die gewünschte Eindringtiefe des Kernbohrers 12 in das Werkstück 14 eingestellt.
Diese Eindringtiefe liegt bei planen Werkstücken 14 leicht unterhalb der Dicke des
Werkstücks bzw. der Wandstärke. Bei gekrümmten Werkstücken 14, wie z. B.
Rohren, ist der Krümmungsradius bei der Bemessung der Eindringtiefe entsprechend
zu berücksichtigen.
Die Steuer- oder Regelfunktion 36 umfaßt eine Zeitfunktion mit einer insbesondere
individuell einstellbaren Zeitdauer TS, wobei der Positions-Bezugspunkt SO des
Kernbohrers 12 dann festgestellt wird, wenn von der Vergleichsfunktion 38 während
der Zeitdauer TS das Vorliegen der Bedingung LI größer/gleich LSS erfaßt wird. Der
Last-Sollwert LSS ist auf etwa solche Last-Werte eingestellt, die bei dem ersten
Kontakt zwischen dem Kernbohrer 12 und dem Werkstück 14 von dem Drehantrieb
16 abgerufen werden. Der Last-Sollwert LSS kann z. B. etwa auf 1/3 der Maximallast
LM des Drehantriebs 16 eingestellt sein. Diese Einstellung kann natürlich je nach
Bohrlochgröße, Werkstückmaterial oder Art des Kernbohrers 12 variiert werden.
Wesentlich ist, daß dieser Last-Sollwert LSS derart eingestellt ist, daß die erste
Kontaktierung des Kernbohrers 12 mit dem Werkstück 14 während des Vorschubes
20 des Kernbohrers 12 hin auf das Werkstück 14 über eine charakteristische Ände
rung des Last-Istwertes LI des Drehantriebs 16 erfaßt wird. Selbstverständlich kann
der Last-Istwert LI auch bezüglich der zeitlichen Änderung bzw. des zeitlichen Diffe
rentials ausgewertet werden, um den Zeitpunkt bzw. Positions-Bezugspunkt SO der
ersten Kontaktierung des Kernbohrers 12 mit dem Werkstück 14 zu erfassen.
Dem Vorschubantrieb 18 ist eine Positions-Erfassungsfunktion für den Positions-Ist
wert SI des Kernbohrers 12 zugeordnet. Diese kann beispielsweise als Encoder des
beispielsweise als elektrischer Motor 34 ausgebildeten Vorschubantriebs 18 realisiert
sein. Weiterhin besteht die Möglichkeit, als Vorschubantrieb 18 auch einen Servo
motor oder dergleichen einzusetzen. Die Steuer- oder Regelfunktion 36 umfaßt auch
eine Vergleichsfunktion 40 zum Vergleich eines Positions-Istwertes SI des Kernboh
rers 12 abzüglich des Positions-Bezugspunktes SO mit dem voreingestellten Wert der
Wegstrecke SS. Sofern die Bedingung erfüllt ist, daß die Differenz zwischen Positions-Ist
wert SI und Positions-Bezugspunkt SO größer oder gleich der Wegstrecke SS ist,
wird der Vorschubantrieb 18 des Kernbohrers gestoppt oder auf negativen Vorschub
22 umgestellt.
Die Zeitdauer TS kann je nach Anwendungsfall im Bereich von 0,1 und 2 sec, bevor
zugt im Bereich von 0,5 und 1 sec eingestellt sein. Sofern der Drehantrieb 16 als
Hydraulikmotor 30 ausgebildet ist, wird der Last-Sollwert LSS bevorzugt auf ca. 40
bar eingestellt, sofern beispielsweise die Maximallast LM des Drehantriebes 16 bei
etwa 110 bis 120 bar liegt.
Die Funktion dieser Steuer- und Regelfunktion 36 für den Vorschubweg bzw. das
Verfahren zum Herstellen einer Bohrung mit einstellbarer Eindringtiefe des Kernbohrers
12 in das Werkstück 14 wird im folgenden anhand der Fig. 4 und Fig. 6 näher erläu
tert. Nachdem der Vorschubantrieb 18 und auch der Drehantrieb 16 gestartet worden
sind, wird in der Vergleichsfunktion 38 für die Last ständig der Last-Istwert LI des
Drehantriebes 16 mit einem Last-Sollwert LSS verglichen. Der Last-Sollwert LSS ist
derart bemessen, daß die Laständerung des Drehantriebes 16 bei der ersten Kontak
tierung des Kernbohrers 12 mit dem Werkstück 14 sicher erfaßt wird. Die Position
des Kernbohrers 12 bei Eintreten der Bedingung LI größer/gleich LSS während einer
Zeitdauer TS wird dazu benutzt, einen Positions-Bezugspunkt SO des Drehantriebs 16
bzw. der Position des Kernbohrers 12 festzulegen. Von diesem Positions-Bezugspunkt
SO wird der Kernbohrer 12 mittels des Drehantriebes 16 um eine voreinstellbare
Wegstrecke SS weiter in Richtung des Werkstückes 14 verfahren. Dabei wird die
Differenz des Positions-Istwertes SI und des Positions-Bezugspunktes SO in der
Vergleichsfunktion ständig mit dem Wert der voreingestellten Wegstrecke SS, die die
vorgewählte Eindringtiefe des Kernbohrers 12 in das Werkstück 14 angibt, verglichen.
Sobald diese Differenz aus dem Positions-Istwert SI und dem Positions-Bezugspunkt
SO gleich oder größer der Wegstrecke SS ist, wird der Vorschubantrieb 18 gestoppt
bzw. in Richtung negativer Vorschub 22 umgeschaltet.
Mittels dieser Steuer- oder Regelfunktion 36 für den Vorschubweg des Kernbohrers
12 wird dafür gesorgt, daß der Weg des Vorschubs 20 des Kernbohrers 12 bei der
Durchführung der Bohrung so bemessen ist, daß die Wand des Werkstückes 14 nicht
vollständig durchtrennt wird, sondern ein entsprechend bemessener Wandstärkenteil
bereich im Bereich der Innenwandung des Werkstückes 14 nach Beendigung des
Bohrvorganges stehenbleibt. Nachdem der Kernbohrer 12 beispielsweise durch
Einstellen eines negativen Vorschubes 22 nach vorherigem Abschalten des Vorschu
bes 20 wieder aus dem Werkstück 14 herausgefahren ist, kann die durch die ringför
mige Bohrung gebildete Scheibe bzw. der Kern, die oder der durch einen dünnen
Wandabschnitt mit dem Werkstück 14 noch verbunden sind, mechanisch von dem
Werkstück 14, beispielsweise durch Hammerschläge oder ähnliche Maßnahmen,
getrennt und entfernt werden.
Diese Maßnahme hat gegenüber herkömmlichen Kernbohrmaschinen 10 den Vorteil,
daß die ansonsten völlig vom Werkstück 14 getrennte Scheibe oder dergleichen nach
gänzlichem Durchbohren oder Durchschneiden der Wandung des Werkstückes 14
nicht in den topfförmigen Innenraum des Kernbohrers 12 gelangen kann. Dieses
mögliche Absetzen der durch den Bohrvorgang herausgetrennten Scheibe in den
topfförmigen Innenraum des Kernbohrers 12 ist äußerst nachteilig, da die Scheibe, die
je nach Bohrlochgröße, Material und Dicke des Werkstücks 14 ein erhebliches Ge
wicht aufweisen kann, nur schwierig wieder aus dem Innenraum des Kernbohrers 12
entfernbar ist. Dies liegt insbesondere auch daran, daß die lichte Weite des topfförmi
gen Innenraums im Bereich der an dem Kernbohrer 12 angebrachten Diamantschnei
den geringer ist als im hinteren, zur Bohrspindel weisenden Bereich. Der Innenraum
der topfförmigen Aufnahme des Kernbohrers ist im Bereich der Diamantschneiden
gegenüber dem axial weiter hinten liegenden Abschnitt verjüngt, wobei durch die
Diamantschneiden eine treppenartige Stufe an der Innenwandung des Kernbohrers
gebildet wird. Diese treppenartige Abstufung verhindert oder erschwert zusätzlich ein
rasches und unaufwendiges Entfernen der unter Umständen nach Beendigung des
Vorganges in den Innenraum geratenen, herausgeschnittenen Scheibe des Werk
stückes 14.
Durch die erfindungsgemäße Steuer- oder Regelfunktion 36 für den Vorschubweg
wird sozusagen selbsttätig die Position des Kernbohrers 12 zu Beginn des Bohr
vorganges, also bei der ersten Kontaktierung mit dem Werkstück 14 erfaßt, wodurch
eine exakte Positionierung des Werkstückes 14 auf dem Werkstücktisch 46, 48
entbehrlich ist. Da die Wandstärke des Werkstückes 14 in aller Regel bekannt oder
leicht ermittelbar ist, wird die Wegstrecke SS zur Bestimmung der Eindringtiefe
manuell oder mittels Speichermitteln geringfügig unterhalb den jeweiligen Wandstärke
werten des Werkstückes 14, gegebenenfalls unter Berücksichtigung einer Wand
krümmung, eingestellt. Die Differenz der eingestellten Wegstrecke SS zu der Wand
stärke des Werkstückes 14 bestimmt den nach Beendigung des Bohrvorganges
stehengelassenen Wandbereich, durch den die größtenteils herausgetrennte Scheibe
noch mit dem Werkstück 14 verbunden ist. Dieser stehenbleibende Wandbereich wird
in der Stärke so gemessen, daß die größtenteils herausgetrennte Scheibe gerade noch
selbsthaltend mit dem Werkstück 14 verbunden ist. Nachdem der Kernbohrer 12 aus
dem Werkstück 14 herausgefahren ist, kann dieser dünne, stehengelassene Wand
bereich durch mechanische Einwirkung leicht zerstört und die Scheibe vom Werkstück
14 gelöst bzw. entfernt werden.
Zusammenfassend sollen die Hauptvorteile des Ausführungsbeispiels der erfindungs
gemäßen Kernbohrmaschine 12 zusammengefaßt werden:
Dadurch, daß die Vorschub-Geschwindigkeit des Kernbohrers 12 abhängig von dem Last-Istwert LI des Drehantriebes 16 insbesondere wechselweise auf wenigstens zwei diskrete Werte eingestellt wird, wird eine Überlastung insbesondere des Drehantriebs 16 der Kernbohrmaschine 10 sicher und selbsttätig vermieden. Dadurch, daß wech selweise in einem oberen Lastbereich nahe der Maximallast LM des Drehantriebes 16 und in einem unteren Teillastbereich die Kernbohrmaschine 10 bzw. der Drehantrieb 16 betrieben werden, ist überraschenderweise eine sehr rasche und effiziente Durch führung des Bohrvorganges bei gleichzeitig vermindertem Verschleiß des Kernbohrers 12 bzw. der daran angeordneten Diamantschneiden gewährleistet.
Dadurch, daß die Vorschub-Geschwindigkeit des Kernbohrers 12 abhängig von dem Last-Istwert LI des Drehantriebes 16 insbesondere wechselweise auf wenigstens zwei diskrete Werte eingestellt wird, wird eine Überlastung insbesondere des Drehantriebs 16 der Kernbohrmaschine 10 sicher und selbsttätig vermieden. Dadurch, daß wech selweise in einem oberen Lastbereich nahe der Maximallast LM des Drehantriebes 16 und in einem unteren Teillastbereich die Kernbohrmaschine 10 bzw. der Drehantrieb 16 betrieben werden, ist überraschenderweise eine sehr rasche und effiziente Durch führung des Bohrvorganges bei gleichzeitig vermindertem Verschleiß des Kernbohrers 12 bzw. der daran angeordneten Diamantschneiden gewährleistet.
Weiterhin wird von Vorteil nicht nur die Vorschub-Geschwindigkeit, sondern auch der
Vorschubweg des Kernbohrers 12 in Abhängigkeit von einem Last-Istwert LI des
Drehantriebes 16 gesteuert. Hierdurch ist es möglich, daß die tatsächliche Eindringtie
fe des Kernbohrers 12 in das Werkstück 14 exakt voreingestellt bzw. vorgewählt
werden und der Bohrvorgang nach Erreichen der eingestellten Eindringtiefe unabhän
gig von der Positionierung des Werkstückes 14 relativ zur Kernbohrmaschine 10
beendet werden kann. Durch diese Maßnahme ist sichergestellt, daß die aus dem
Werkstück 14 mittels des Kernbohrers 12 herausgeschnittene Scheibe nach Beendi
gung des Bohrvorganges nicht in die topfförmige Aufnahme des Kernbohrers 12
gelangen kann, aus der die Scheibe nur äußerst umständlich und zeitaufwendig
entfernbar ist.
Dadurch, daß die Kernbohrmaschine bezüglich zwei oder mehrerer Werkstücktische
46, 48 verfahrbar ist, kann die Maschinenlaufzeit der Kernbohrmaschine 10 erhöht
bzw. die Überarbeitung der Werkstücke 14 wesentlich effizienter durchgeführt wer
den.
Sämtliche drei Maßnahmen für sich gesehen oder auch in Kombination bilden den
Gegenstand vorliegender Erfindung. So ist es beispielsweise möglich, lediglich den
Vorschubweg oder lediglich die Vorschub-Geschwindigkeit zu steuern oder zu regeln
oder aber auch eine Kombination dieser Steuerung oder Regelung beider Parameter
vorzusehen. Eine oder auch beide Steuer- oder Regelfunktionen für den Vorschubweg
bzw. die Vorschub-Geschwindigkeit können auch mit der seitlich verfahrbaren Kern
bohrmaschine 10, der wenigstens zwei Werkstücktische zugeordnet sind, kombiniert
werden. Weiterhin versteht sich, daß die Erfassung des Last-Istwertes LI des Dreh
antriebs 16 je nach spezieller Ausbildung des Drehantriebs 16 auf unterschiedliche
Weisen erfolgen kann. Ist der Drehantrieb 16 als elektrischer Motor ausgebildet, kann
der Last-Istwert LI über eine Messung des Stroms, der Spannung oder beispielsweise
einer Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung erfolgen. Bei hydraulischen
Motoren kann der Last-Istwert LI mittels einer Druckmessung, gegebenenfalls auch
über Drehmomentsensoren oder dergleichen, ermittelt werden. Auch der Vorschub
antrieb kann elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch betrieben sein. Die von der
Steuer- oder Regelfunktion 24 bzw. 36 ausgegebenen Stellgrößen sind dem jeweiligen
Antrieb anzupassen, was im Rahmen des fachmännischen Handelns des zuständigen
Durchschnittsfachmanns liegt. Auch die Positions-Erfassungsfunktion zur Erfassung
der Ist-Position SI des Kernbohrers, die dem Vorschubantrieb 18 zugeordnet ist, ist
entsprechend angepaßt. Es kann sich beispielsweise um einen Servomotor handeln,
dem Elektromotor kann ein Encoder zugeordnet sein, im Falle eines hydraulischen
Antriebes kann auch die Position eines Hydraulikkolbens oder dergleichen zur Be
stimmung der Position des Kernbohrers 12 erfaßt werden. Von Vorteil werden die
Steuer- oder Regelfunktionen 24, 36 durch programmierbare elektronische Steuerun
gen realisiert.
Sofern beide Steuer- oder Regelfunktionen 24, 36 bei der Kernbohrmaschine 10 zum
Einsatz kommen, ist folgendes zu beachten:
Gemäß Fig. 5 kann der Last-Istwert LI aufgrund der Wirkung der Steuer- oder Regel funktion 24 nach Eindringen des Kernbohrers 12 in das Werkstück 14 für den unteren Wert VU der Vorschubgeschwindigkeit auf Werte unterhalb des Last-Sollwertes LSS absinken. Nachdem die Vorschubgeschwindigkeit von der Steuer- oder Regelfunktion 24 wieder auf den oberen Wert VO angehoben ist, übersteigt der Last-Istwert LI den Last-Sollwert LSS. Um zu verhindern, daß durch die Steuer- und Regelfunktion 36 nun ein anderer verfälschter Positions-Bezugspunkt SO definiert wird, sind somit Maß nahmen vorzusehen, die ein zweites Ansprechen der Vergleichsfunktion 38 während ein und desselben Bohrvorganges ausschließen. Dies kann beispielsweise durch eine Mono-Flop-Funktion, die mit Starten des Bohrvorganges aktiviert wird, realisiert werden.
Gemäß Fig. 5 kann der Last-Istwert LI aufgrund der Wirkung der Steuer- oder Regel funktion 24 nach Eindringen des Kernbohrers 12 in das Werkstück 14 für den unteren Wert VU der Vorschubgeschwindigkeit auf Werte unterhalb des Last-Sollwertes LSS absinken. Nachdem die Vorschubgeschwindigkeit von der Steuer- oder Regelfunktion 24 wieder auf den oberen Wert VO angehoben ist, übersteigt der Last-Istwert LI den Last-Sollwert LSS. Um zu verhindern, daß durch die Steuer- und Regelfunktion 36 nun ein anderer verfälschter Positions-Bezugspunkt SO definiert wird, sind somit Maß nahmen vorzusehen, die ein zweites Ansprechen der Vergleichsfunktion 38 während ein und desselben Bohrvorganges ausschließen. Dies kann beispielsweise durch eine Mono-Flop-Funktion, die mit Starten des Bohrvorganges aktiviert wird, realisiert werden.
10
Kernbohrmaschine
12
Kernbohrer
14
Werkstück
14
' Werkstück
16
Drehanatrieb
18
Vorschubantrieb
20
Vorschub
22
negativer Vorschub
24
Steuer- oder Regelfunktion für Vorschub-Geschwindigkeit
26
Istwert-Erfassungsfunktion
28
Vergleichsfunktion für Last
30
Hydraulikmotor
32
Pumpe
34
elektrischer Motor
36
Steuer- oder Regelfunktion für den Vorschubweg
38
Vergleichsfunktion für Last
40
Vergleichsfunktion für Position
42
Plattform
44
Längsachse
46
Werkstücktisch
48
Werkstücktisch
50
Strecke
52
horizontale Richtung
54
Rad
56
Schiene
58
Antriebsmotor
60
vertikale Richtung
62
Antriebsmotor
64
Antriebsmotor
66
Mittelachse
68
Drehwinkel
LI Last-Istwert
LSV Last-Sollwert (für Geschwindigkeit)
LM Maximallast
VO oberer Wert
VU unterer Wert
TV Zeitdauer
TD Zeitverzögerung
LSS Last-Sollwert (für Weg)
SO Positions-Bezugspunkt
SS Wegstrecke
TS Zeitdauer
SI Positions-Istwert
LI Last-Istwert
LSV Last-Sollwert (für Geschwindigkeit)
LM Maximallast
VO oberer Wert
VU unterer Wert
TV Zeitdauer
TD Zeitverzögerung
LSS Last-Sollwert (für Weg)
SO Positions-Bezugspunkt
SS Wegstrecke
TS Zeitdauer
SI Positions-Istwert
Claims (16)
1. Kernbohrmaschine (10) mit einem Kernbohrer (12) zum Bohren oder Fräsen
eines Loches, einer Bohrung oder dergleichen in einem Werkstück (14), z. B.
Betonbauteil, wie Tiefbauartikel für die Entwässerung, Revisionsschacht,
Kleinkläranlage, Betonplatte oder -röhre oder dergleichen, mit einem Dreh
antrieb (16), der den Kernbohrer (12) in Drehung oder Rotation versetzt und
mit einem Vorschubantrieb (18), der den Kernbohrer (12) zum Werkstück (14)
hin (Vorschub (20)) bzw. vom Werkstück (14) weg (negativer Vorschub (22))
verfährt, gekennzeichnet durch eine Steuer- oder Regelfunktion (24) für die
Vorschub-Geschwindigkeit des Kernbohrers (12) während des Bohrvorganges
mit einer Istwert-Erfassungsfunktion (26) für den Last-Istwert (LI) der an dem
Drehantrieb (16) anliegenden Last bzw. des von dem Drehantrieb (16) abge
gebenen Drehmoments, mit einer Vergleichsfunktion (28) zum Vergleich des
Last-Istwertes (LI) mit wenigstens einem Last-Sollwert (LSV), wobei der Wert
der Vorschub-Geschwindigkeit in Abhängigkeit der Vergleichsfunktion (28)
insbesondere wechselweise auf wenigstens zwei diskreten Werten, insbeson
dere einen unteren Wert (VU) oder einen oberen Wert (VO) eingestellt wird.
2. Kernbohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Last-Soll
wert (LSV) auf solche Werte eingestellt ist, die geringfügig kleiner oder
etwa gleich der Maximallast (LM) des Drehantriebes (16) sind.
3. Kernbohrmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
obere Wert (VO) der Vorschub-Geschwindigkeit manuell oder mittels einer
Regelung, insbesondere einem PID-Regler, auf solche Werte eingestellt ist, daß
der Drehantrieb (16) während des Bohrvorganges bei einem Vorschub des
Kernbohrers (12) mit dem oberen Wert (VO) der Vorschub-Geschwindigkeit
geringfügig unterhalb oder etwa bei der Maximallast (LM) betrieben wird.
4. Kernbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, daß der untere Wert (VU) der Vorschub-Geschwindigkeit auf Werte un
terhalb etwa 1/3 des oberen Wertes (VO) der Vorschub-Geschwindigkeit
eingestellt ist.
5. Kernbohrer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Wert
(VU) der Vorschub-Geschwindigkeit bevorzugt Null ist oder insbesondere den
negativen Wert (negativer Vorschub 22) annimmt.
6. Kernbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, daß die Vorschub-Geschwindigkeit auf dem oberen Wert (VO) eingestellt
wird, sofern der Last-Istwert (LI) den Last-Sollwert (LSV) unterschreitet.
7. Kernbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, daß die Vorschub-Geschwindigkeit auf den unteren Wert (VU) eingestellt
wird, sofern der Last-Istwert (LI) dem Last-Sollwert (LSV) gleicht oder diesen
überschreitet.
8. Kernbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, daß die Steuer- oder Regelfunktion (24) eine Zeitfunktion mit einer ins
besondere einstellbaren Zeitdauer (TV) aufweist und die Vorschub-Geschwin
digkeit auf den unteren Wert (VU) eingestellt wird, sofern der Last-Istwert (LI)
während der Zeitdauer (TV) dem Last-Sollwert (LSV) gleicht oder diesen über
schreitet.
9. Kernbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, daß die Vorschub-Geschwindigkeit auf den oberen Wert (VO) eingestellt
wird, sofern der Last-Istwert (LI) den Last-Sollwert (LSV) während der Dauer
einer Zeitverzögerung (TD) unterschreitet.
10. Kernbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, daß die Vorschub-Geschwindigkeit mittels der Steuer- oder Regelfunktion
(24) während des Bohrvorganges zyklisch zwischen den diskreten Werten,
insbesondere dem unteren Wert (VU) und oberen Wert (VO) variiert wird.
11. Kernbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, daß die Vorschub-Geschwindigkeit, insbesondere der obere Wert (VO) in
Abhängigkeit des Last-Istwertes (LI) des Drehantriebes (16) mittels eines
Reglers, insbesondere PID-Reglers oder dergleichen, geregelt wird.
12. Kernbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, daß der Drehantrieb (16) als Hydraulikmotor (30) ausgebildet ist, der von
einer elektromotorisch betriebenen Pumpe (32) mit Druckfluid beaufschlagt ist.
13. Kernbohrer nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Last-Istwert
(LI) des Drehantriebes (16) mittels einer Messung des Druckes des Druckfluids
des Hydraulikmotors (30) erfaßt wird.
14. Kernbohrer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich
net, daß der Vorschubantrieb (18) als elektrischer Motor (34) insbesondere mit
Encoder oder dergleichen oder als Servomotor ausgebildet ist, dessen Drehzahl
mittels der Steuer- oder Regelfunktion (24) in Abhängigkeit des Last-Istwertes
(LI) des Drehantriebes (16) einstellbar ist.
15. Verfahren zum Bohren eines Loches, einer Bohrung oder dergleichen in einem
Werkstück (14), wobei man einen Kernbohrer (12) mittels eines Drehantriebes
(16) in Drehung oder Rotation versetzt, den Kernbohrer (12) mittels eines
Vorschubantriebes (18) zum Werkstück (14) hin bzw. vom Werkstück (14)
weg verfährt, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschub-Geschwindigkeit des
Kernbohrers (12) in Abhängigkeit eines Vergleichs eines Last-Istwertes (LI) des
Drehantriebes (16) mit einem Last-Sollwert (LSV) wechselweise auf einen von
mehreren diskreten Werten, insbesondere einen unteren Wert (VU) oder einen
oberen Wert (VO), eingestellt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15 mit den kennzeichnenden Merkmalen der An
sprüche 2 bis 11.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998107898 DE19807898A1 (de) | 1998-02-25 | 1998-02-25 | Kernbohrmaschine mit einer Steuerung bzw. Regelung der Vorschubgeschwindigkeit des Kernbohrers und Verfahren zum Kernbohren |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998107898 DE19807898A1 (de) | 1998-02-25 | 1998-02-25 | Kernbohrmaschine mit einer Steuerung bzw. Regelung der Vorschubgeschwindigkeit des Kernbohrers und Verfahren zum Kernbohren |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19807898A1 true DE19807898A1 (de) | 1999-09-09 |
Family
ID=7858860
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1998107898 Withdrawn DE19807898A1 (de) | 1998-02-25 | 1998-02-25 | Kernbohrmaschine mit einer Steuerung bzw. Regelung der Vorschubgeschwindigkeit des Kernbohrers und Verfahren zum Kernbohren |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19807898A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1988438A3 (de) * | 2007-05-04 | 2009-11-04 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der Angewandten Forschung e.V. | Verfahren zum Betrieb einer Werkzeugmaschine sowie Werkzeugmaschine |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4302755A1 (de) * | 1993-02-01 | 1994-08-04 | Rexroth Mannesmann Gmbh | Steuereinrichtung zur Regelung einer von zwei zusammenwirkenden Hydraulik-Verbrauchern abhängigen Arbeitskenngröße |
DE9402360U1 (de) * | 1994-02-12 | 1994-12-22 | Delmag Maschinenfabrik Reinhold Dornfeld Gmbh & Co, 73730 Esslingen | Bohrgerät |
DE19632401A1 (de) * | 1996-08-12 | 1998-02-19 | Delmag Maschinenfabrik | Bohrgerät |
-
1998
- 1998-02-25 DE DE1998107898 patent/DE19807898A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4302755A1 (de) * | 1993-02-01 | 1994-08-04 | Rexroth Mannesmann Gmbh | Steuereinrichtung zur Regelung einer von zwei zusammenwirkenden Hydraulik-Verbrauchern abhängigen Arbeitskenngröße |
DE9402360U1 (de) * | 1994-02-12 | 1994-12-22 | Delmag Maschinenfabrik Reinhold Dornfeld Gmbh & Co, 73730 Esslingen | Bohrgerät |
DE19632401A1 (de) * | 1996-08-12 | 1998-02-19 | Delmag Maschinenfabrik | Bohrgerät |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Grober,K.-P. et al.: Die Anwendung der Mikroelek- tronik zur steuerung und Optimierung... am Bei- spiel der Großlochbohrung. In: Neue Bergbautechnik14 (1984), H.9, S.334-336,345 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1988438A3 (de) * | 2007-05-04 | 2009-11-04 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der Angewandten Forschung e.V. | Verfahren zum Betrieb einer Werkzeugmaschine sowie Werkzeugmaschine |
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Legal Events
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---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
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