-
Vorrichtung zur Uberwachung des Bohrerdruckes
-
an Bohrwerken Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur
Überwachung des Druckes eines Bohrers auf ein Werkstück während der Bearbeitung,
insbesondere eines gleichzeitig mit mehreren anderen Bohrern automatisch arbeitenden,
in einer Rohrspindel befestigen Bohrers, die in einer im Bohrkopf gelagerten Hülse
drehbar gelagert ist.
-
Bei automatisch arbeitenden Werkzeugmaschinen und bei Transferstraßen
kann trotz bisher auch schon vorhandener Überwachungseinrichtungen der Bruch eines
Bohrers eintreten und einen großen 3chaden durch Produktionsausfall und die Beschädigùng
der Bohrspindel hervorruien. Die Uberwachungsetationen treten immer erst dann in
Aktion, wenn der Bohrer schon gebrochen und der Schaden schon eingetreten ist.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Schäden zu vermeiden und die Warneinrichtung
schon in Tätigkeit treten zu lassen, wenn sich Schäden ankündigen. Dies geschieht
immer
dann, wenn der Bohrdruck sich erhöht. Der erhöhte Bohrdruck ist nämlich ein Zeichen
für die erhöhte Belastung des Bohrers, die bei Größerwerden schließlich zum Bruch
des Bohrers führt. Ursache für den erhöhten Bohrdruck können beispielsweise Einschlüsse
von Fremdkörpern oder unterschiedliche Stahlqualität sein. Hierdurch können Bohrer
schneller verschleißen als nach dem vorgegebenen Werkzeugwechselplan angenommen
werden muß.
-
Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, die Anlage abzuschalten, wenn
das erste Warnzeichen vom Maschinenarbeiter übersehen worden ist.
-
Diese Aufgabe wird durch die Erfindung dadurch gelöst, daß an der
Bohrspindelhülse ein mit ihr zusammen bewegbares Anschlag- und Meßglied angeordnet
ist, das bei Bohrdruckerhöhung mit Begrenzungsanschlägen zusammenarbeitet, denen
von einem Überdruck beaufschlagte Düsen zugeordnet sind, an denen sich bei normalem
Vorschubdruck eine vorbestimmte Staudruckhöhe einstellt, deren Veränderung über
eine vorbestimmte Grenze hinaus einen Schaltvorgang hervorruft.
-
Diese Bohrdruckkontrolle dient auch zum Jberwachen des Werkzeugverschleißes
und gibt das Zeichen zum Werkzeugwechsel. Es werden damit nicht nur der Bruch des
Bohrers und seine Folgen vermieden, sondern auch eine gute Qualität des Bohrloches
erreicht.
-
Der Bohrer kann auch dadurch abbrechen, daß der Bohrer bei plötzlich
geringer werdendem Widerstand durch das
Material hindurchbricht,
wie dies bei üblichen Bohrwerken Gang und Gäbe ist. Durch Verwendung des erfindungsgemäßen
elektro-mechanischen Vorschubgetriebes mit einer Kugelumlaufspindel und mit der
Oberwachung wird das Durchbrechen vermieden.
-
Die Vorrichtung ist nun so ausgebildet, daß das Anschlag-und Meßglied
der Bohrspindel von einer Scheibe gebildet wird. Diese liegt bei normalem Bohrerdruck
auf einem Anschlag auf, dem eine Düse mit geringem Abstand ihrer Düsenmündung von
der Anschlagebene zugeordnet ist, in der sich bei Normalbetrieb ein vorbestimmter
Staudruck bildet. Bei erhöhtem Bohrdruck wird der Spalt zwischen Düse und Scheibe
durch Abheben dieser gegenüber dem Anschlag gering axial verschiebbaren Scheibe
weiter geöffnet, so daß der Staudruck und der Druck in der angeschlossenen Zuleitung
eines PEL-Meßschalters absinken und einen Schaltvorgang hervorrufen. Schon bei einem
Anheben von nur 0,02 mm von der Düse sinkt der Luftdruck in der genannten Zuleitung
so weit ab, daß der PEL-Schalter anspricht und umschaltet. Dabei wird eine Warneinrichtung
eingeschaltet, die den Maschinenarbeiter auf den erhöhten Bohrdruck aufmerksam macht
und ihn veranlassen soll, entsprechende Maßnahmen zu ergreifen, beispielsweise einen
anderen Bohrer einzusetzen.
-
Tut er solches nicht und der Bohrdruck steigt noch weiter an, dann
wird sich die Scheibe noch weiter von der ersten Düse entfernen und sich einer gegenüberliegenden
Düse nähern. Von einer vorbestimmten Entfernung ab
sperrt die Scheibe
diese Düse so weit ab, daß sich der Druck in der angeschlossenen Zuleitung eines
zweiten PEL-Meßschalters erhöht und dadurch dieser Meßschalter umgeschaltet wird.
Dadurch wird dann die Bohreinheit auf Rücklauf gesteuert und eine Störanzeige betätigt.
-
In den beiden PEL-Schaltern sind jeweils parallel zu den Zuleitungen
zu den Anschlagdüsen Parallelleitungen vorgesehen, in die jeweils ein verstellbares
Drosselglied eingebaut ist. Durch den Druckwechsel in den beiden Luftleitungen der
PEL-Schalter wird in einem Verbindungszylinder zwischen den beiden Leitungen jeweils
ein Kolben verschoben, der induktiv die Schaltung der angeschlossenen Kontakte veranlaßt.
-
Die in Ruhestellung der PEL-Schalter jeweils geschlossenen Kontakte
bringen Spannung zu einer Anzeigeeinrichtung, beispielsweise einer Glimmlampe, die
anzeigt, daß das Gerät im Einsatz und bereit ist, im gegebenen Falle eine Warnung
abzugeben oder für die Abschaltung der Vorrichtung zu sorgen.
-
Der Bohrdruck, bei dem die Überwachungseinrichtung ansprechen soll,
kann durch eine Feder eingestellt werden, die gegen die Scheibe drückt. Die Vorspannung
dieser Feder, die die Scheibe gegen den ersten Anschlag drückt, kann nämlich dadurch
verstellt werden, daß ein in einer Gewindebohrung die Scheibe durchdringender Gewindestift
mehr oder weniger weit eingeschraubt wird. Die Einstellt lage dieses Gewindestifts
läßt sich nach seiner Einstellung durch Anziehen einer Kontermutter sichern.
-
Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
in der folgenden Beschreibung näher erläutert, der auch weitere Einzelheiten des
Gegenstandes der Erfindung entnommen werden können. In der Zeichnung sind ein Teil
der Vorschubeinrichtung und die Überwachungsvorrichtung schematisch dargestellt.
-
Alles was in der Zeichnung dargestellt ist, bewegt sich beim Vorschub
in Richtung auf das Werkstück zu.
-
Zu der Antriebseinrichtung gehört ein Ritzel 1, das mit einem Zahnrad
2 kämmt. Das Zahnrad 2 sitzt auf einem Zapfen 3a der Bohrspindel 3. Die Bohrspindel
3 ist in einer Hülse 4 nur drehbar gelagert, die in einer Kugelhülse 5 im Gehäuse
6 des Antriebs axial in geringem Maße verschiebbar gelagert ist. Das Zahnrad 2 kann
sich dabei in Achsrichtung 7 gegenüber dem Ritzel 1 in geringem Maße verschieben.
Durch eine Feder 8 wird eine an der Bohrhülse 4 befindliche Scheibe 9 gegen eine
Anschlagfläche 11 gedrückt. Beinahe in der Höhe dieser Anschlagfläche befindet sich
die Öffnung einer Düse 12. Diese ist von einer Nut 15 umgeben, die den Abzug der
aus der Düse ausgestoßenen Luft erleichtert.
-
Federn 8 sind zum gleichmäßigen Ausdrücken wenigstens zwei vorgesehen.
Die Feder 8 wird mit dem in die Scheibe 9 einschraubbaren Gewindestift 14 auf eine
bestimmte Vorspannung gebracht, die den zulässigen Bohrdruck des Bohrers 15 bestimmt.
Nach der Einstellung des Gewindestifts 14 wird diese durch Anziehen einer Kontermutter
16 gesichert.
-
Auf der gegenüberliegenden Seite in der Ausnehmung 17 ist wiederum
eine Fläche 18 vorgesehen, in deren Bereich die Öffnung einer Düse 19 liegt, die
auch von einer Nut 21 umgeben ist.
-
Zu den Düsen 12 und 19 führen Zuleitungen 22 und 23, die jeweils zu
einem Druckschalter (PEL-Schalter) 24 und 25 gehören. Den PEL-Schaltern wird durch
Druckleitungen 26 und 27 Luftdruck in der Größenordnung von 1 - 1,5 bar zugeführt.
Die Druckleitungen verzweigen sich zu Zuleitungen 22, 23 und Parallelleitungen 28
und 29. Die Zuleitungen und die Parallelleitungen führen rechts und links zu beiden
Seiten von Zylindern 30, 31 vorbei, in denen sich jeweils ein Kolben 32, 33 bewegen
kann. In seinen Endstellungen schließt jeder Kolben die zugehörigen Kontakte 34,
35, 36 oder 37.
-
Die Parallelleitungen 28, 29 enden in einstellbaren Drosseln 38 und
39o Beim Bohren bewegt sich die gesamte auf der Zeichnung dargestellte Vorrichtung
mit dem Bohrer 15 an der Spitze auf das Werkstück zu bzw. in dieses hinein. flird
beim Bohren der mit dem Gewindestift 14 eingestellte zulässige Bohrdruck des Bohrers
15 überschritten, hebt die Scheibe 9 der Bohrspindel 4 von der Anschlagfläche 11
ab. Schon bei einem Abstand der Scheibe 9 von nur Zweihundertstel Millimeter von
der Anschlagfläche 11 strömt durch die Düse 12 so viel Luft aus, daß die Gleichgewichtsverhältnisse
im Druckschalter geändert werden. Dadurch
bewegt sich der Kolben
33 von der Seite des Kontakts 36 auf die des Kontakts 37. Dabei werden der Kontakt
36 geöffnet, an den ein Bereitschaftslicht angeschlossen ist, und der Kontakt 37
geschlossen. An den Kontakt 37 ist eine Rundumleuchte angeschlossen, die den Bedienungsmann
darauf hinweist, daß er den Bohrer 15 wechseln muß.
-
Ist nun der Bohrer nach einiger Zeit noch nicht gewechselt und der
Bohrdruck erhöht sich noch weiter, dann entfernt sich die Scheibe noch mehr von
der Anschlagfläche 11 und nähert sich der Anschlagfläche 19. Der Luftspalt bei der
Düse 19 und der Luftaustritt an der Öffnung dieser Düse werden verringert. Dadurch
ändern sich die Gleichgewichtsverhältnisse im Druckschalter 25 und der Kolben 32
wandert vom Kontakt 35 zum Kontakt 34.
-
Der Kontakt 35, an den auch ein Bereitschaftslicht angeschlossen ist,
wird geöffnet und der Kontakt 34 wird geschlossen. Am Kontakt 34 ist eine Schaltvorrichtung
angeschlossen, die nun die Bohreinheit auf Racklauf schaltet und die Maschine stillsetzt
oder die Taktfolge einfach stoppt.
-
Die erfindungsgemäße berwachungseinrichtung kann auch zum Tieflochbohren
mit Entepänung eingesetzt werden.
-
Die Bohreinheit fährt dabei erst zur Entapänung zurück, wenn der Bohrdruck
sich erhöht hat. Auf diese Weise wird nur so oft entepänt wie es erforderlich ist
und dadurch die Bohrzeit verkürzt.
-
Der Bohrdruck erhöht sich aber auch schon, wenn an der Bohrerspitze
kein Kühlmittel mehr vorhanden ist. Auch auf diese Weise kann die erfindungsgemäße
Vorrichtung eine Überwachungsfunktion übernehmen.
-
Da diese Einrichtung sehr feinfühlig ist, wird jede Veränderung des
ßohrdrucks schnell festgestellt.
-
Im übrigen kann der Verschleiß des Bohrers auch durch Verkürzung der
einzelnen Bohrschritte festgestellt werden. Nenn die Zeit pro Bohrschritt unter
einen eingestellten Wert absinkt, wird über Rundumleuchten auf den erforderlichen
Werkzeugwechsel hingewiesen.
-
Wenn das Werkzeug nicht gewechselt wird, verkürzt sich die Zeit je
Schritt unter einen eingestellten #indestwert oder aber es verringert sich der Luftspalt
an der Anschlagfläche 18. Die Bohreinheit wird dann auf Rücklauf gesteuert und die
Taktfolge wird unterbrochen.
-
Zur weiteren Sicherung des Bohrers, insbesondere wenn dieser beispielsweise
durch Bohrspäne nur bei seiner Umdrehung behindert wird, ohne daß der Bohrdruck
in seiner Längsrichtung wächst, kann zwischen dem Bohrer 15 und der Bohrspindel
3 eine Rutschkupplung angeordnet werden, die bei Erreichen der Belastungsgrenze
des Bohrers 15 anspricht und mit der dberwachungsvorrichtung einen Schaltvorgang
auslöst.
-
Schließlich kann auch anstelle der pneumatisch arbeitenden Düsen jeweils
ein mechanisch arbeitender Meßschalter vorgesehen werden. Diese ;eßschalter arbeiten
dann mit der Scheibe 9 zusammen und lösen dadurch den jeweils vorgesehenen Schaltvorgang
aus, sobald die in geringem Maße gegenüber dem Gehäuse 6 axial verschiebliche Scheibe
9 einen vorbestimmten Abstand vom Anschlag 11 erreicht.
-
Leerseite