DE2852649A1 - Werkzeug mit druckfluidbetriebenem dreh- und vorschubantrieb - Google Patents

Werkzeug mit druckfluidbetriebenem dreh- und vorschubantrieb

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DE2852649A1
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Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. W.Beyer Dipl.-Wirtsch.-Ing. B.Joehem
Prankfurt/Main Staufenstraße 36
Atlas Copco Aktiebolag
Nacka / Schweden
Werkzeug mit druckfluidbetriebenem Dreh- und Vorschubantrieb
Die Erfindung bezieht sich auf ein Werkzeug oder eine Werkzeugmaschine mit druckfluidbetriebenem Dreh- und Vorschubantrieb, bestehend aus einem Gehäuse, welches längsverschieblieh in einer Bohrung einen wenigstens nach vorn herausragenden Motor aufnimmt, mit dessen rotierend antreibbarer Abtriebswelle ein Werkzeugeinsatz kuppelbar ist, und einem mit dem Motor verbundenen, in der Bohrung geführten Kolben zur axialen Verschiebung des Motors. Derartige Werkzeuge dienen vornehmlich zum Bohren, Einschneiden und für ähnliche Arbeiten, bei denen eine rotierende Abtriebswelle in Kombination mit einer- linearen Vorschubbewegung gebraucht wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug der angegebenen Art mit einem hinsichtlich Aufbau und Bedienung vereinfachten Vorschubantrieb zu schaffen, wobei gleichzeitig der Drehantrieb in Abhängigkeit von der Vorschubstellung
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gesteuert und sein Reaktionsmoment durch Organe der Druckfluidzufuhr aufgenommen wird.
Vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß parallel zur Bohrung im Gehäuse eine an eine Druckfluidquelle angeschlossene Druckkammer angeordnet ist und darin eine mit dem Motor in achsparalleler Lage fest verbundene starre Druckfluid-Zufuhrleitung dicht geführt ist, welche eine Verbindung zwischen der Druckkammer und dem Motor bildet.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
Pig. 1 eine Seitenansicht, zum Teil im Schnitt, einer mit Druckluft betriebenen Bohrmaschine gemäß der Erfindung,
Pig.. 2 eine Ansicht der Bohrmaschine nach Fig. 1 von hinten.
Wie in der Zeichnung dargestellt, ist ein Maschinengehäuse 10 mit einer zylindrischen Bohrung 11 versehen, die axial durch eine vordere Endwand 12 und eine hintere Endwand 13 begrenzt wird. Die vordere Endwand 12 ist einstückig mit dem Gehäuse 10 ausgebildet, während die hintere Endwand 13 vom Gehäuse 10 abnehmbar ist, aber durch einen Klemmring in ihrer vorbestimmten Lage gehalten und gesichert ist.
Die hintere Endwand 13 ist durch einen 0-Rxng 15 gegenüber dem Gehäuse 10 abgedichtet. Beide Endwände 12 und 13 haben zylindrische, mittlere Öffnungen 16, 17,um darin einen als Drehantrieb dienenden Motor 18 aufzunehmen. Im Beispielsfall bildet der Motor 18 eine aus einem pneumatischen Gleitflügelmotor und einem Getriebe bestehende Einheit, deren Teile für sich bekannt sind und deshalb nicht näher erläutert
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zu werden brauchen. Die Abtriebswelle 19 des Motors 18 führt nach vorn heraus und trägt z.B. ein Bohrfutter.
Betrachtet man die äußere Form des Motors 18, so besteht diese aus zwei zylindrischen Teilen 20 und 21 mit unterschiedlichem Durchmesser. Der vordere, im Durchmesser größere Teil 20 ist verschieblich in der Öffnung 16 der vorderen Endwand 12 geführt und durch einen O-Ring 22 abgedichtet, während der hintere, verjüngte Teil 21 verschieblich in der mittleren Öffnung 17 der hinteren Endwand 13 geführt und durch einen O-Ring 23 abgedichtet ist.
Der hintere Teil 21 des Motors 18 ist mit einem Drucklufteinlaßkanal 24 und einem -auslaßkanal 25 versehen, die beide mit dem Grleitflügelmotor in Verbindung stehen. An der Mündung des Auslaßkanals 25 ist ein aus einem porösen Material bestehender Schalldämpfer 26 vorgesehen.
Auf dem Motor 18 sitzt zwischen einer am Übergang zwischen dessen beiden Teilen 20 und 21 vorgesehenen Schulter 27 und einem Klemmring 28 in einer äußeren Ringnut 29 in der Mantelfläche des dünneren Teils 21 ein Ringkolben 30. Letzterer wird innen durch einen mit dem dünneren Teil 21 des Motors zusammenwirkenden O-Ring 31 und außen durch einen an der Wand der Bohrung 11 anliegenden O-Ring 32 abgedichtet.
Im Gehäuse 10 sind zwei Druckfluidkanäle 33, 34 ausgebildet, die jeweils ein Ende der Bohrung 11 mit einem äußeren Steuerventil 35 verbinden. Letzteres ist seinerseits an eine Druckluftquelle P und zwei einstellbare Auslaßöffnungen 36, 37 angeschlossen. Durch Umschalten des Steuerventils 35 kann wahlweise Druckluft an jedes der beiden Enden der Bohrung 11 geleitet und gleichzeitig das jeweils andere Ende der Bohrung entlüftet werden, wodurch der Motor 18 relativ zum Gehäuse 10 vorgeschoben bzw. zurückgezogen wird.
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Am hinteren Ende des Motors 18 setzt eine sich seitlich erstreckende Brücke 38 an, die in paralleler Lage zur Achse des Motors 18 und der Bohrung 11 eine Druckfluid-Zufuhrleitung 39 trägt. Diese Leitung 39 in Form eines steifen Rohrs ist starr mit der Brücke 38 verbunden und schließt an einen Druckfluidkanal 40 in der Brücke an. Die Zufuhrleitung 39 ist am vorderen Ende axial verschlossen, hat aber dort mehrere radiale Öffnungen 41.
In Pig. 1 ist die Zufuhrleitung 39 in einstückiger Ausführung mit der Brücke 38 gezeigt. Es versteht sich jedoch, daß die Zufuhrleitung 39 getrennt von der Brücke 38 hergestellt und erst nachträglich mit dieser durch Hartlöten, einen Preßsitz oder dergl. verbunden wird, so daß sich eine starre Einheit ergibt.
Die Zufuhrleitung 39 ist verschieblich, aber dicht in einer Druckkammer 42 im Gehäuse 10 geführt. Diese Druckkammer 42 erstreckt sich parallel zur Bohrung 11 und ist über eine Einlaßöffnung 44 ständig an eine Druckluftquelle angeschlossen. Der mit 43 bezeichnete hintere Teil der Druckkammer 42 hat einen etwas kleineren Durchmesser und bildet eine Fuhrungsbohrung für die Zufuhrleitung 39. Dort ist auch ein O-Ring 45 angeordnet, um den Spalt zwischen der Wand der Druckkammer und der Zufuhrleitung 39 abzudichten.
Die Zufuhrleitung 39 dient nicht nur als Leitungsverbindung zwischen dem Motor 18 und der Druckkammer 42, sondern auch als Reaktionsglied zur Aufnahme und Abstützung des Reaktionsmoments des Motors 18 am Gehäuse 10. Aus dieser Sicht handelt es sich bei dem Teil 39 um eine stützende Stange, die mit der Pührungsbohrung 43 zusammenwirkt.
Im Gehäuse 10 ist weiterhin ein die Rückführung des Motors 18 steuerndes Ventil 46 angeordnet, bei dessen Betätigung Druckluft an einen Umschaltzylinder des Steuerventils 35 geleitet wird, so daß dieses daraufhin in seine mit Bezug auf
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Fig. 1 linke Schaltstellung verschoben und dann eine nach rückwärts gerichtete Kraft auf den Ringkolben 30 und den Motor 18 ausgeübt wird.
Das Umsteuerventil 46 besteht aus einer Kugel 47, die durch eine Feder 48 elastisch gegen einen Ventilsitz 49 angedrückt wird. Ein Steuerstift 51 ragt nach hinten aus dem Gehäuse 10 heraus. Bei Betätigung des Stifts 51 wird die Kugel 47 entgegen der Kraft der Feder 48 vom Ventilsitz 49 abgehoben. Die Betätigung des Stifts 51 erfolgt durch eine Anschlagschraube 52, die in Flucht mit dem Stift 51 in die Brücke 38 mehr oder weniger weit eingeschraubt ist und in der vorbestimmten Stellung, welche den Vorschubweg festlegt, durch eine Kontermutter 54 gesichert wird. Die Anschlagschraube 52 wirkt dann mit einem flachen Kopf 53 mit dem Stift 51 zusammen.
Die Brücke 38 ist schließlich auch noch mit einem einstellbaren Drosselventil 56 zur Steuerung der Druckluftzufuhr zum Motor 18 und mit einem Steuersignalausgang 57 versehen. Das Drosselventil 56 besteht aus einer Schraube 58 mit einem konischen Ende 59 und aus einem Ventilsitz 60. Die Schraube 58 hat einen geschlitzten Kopf 62, so daß sie mittels eine« Schraubenziehers gedreht werden kann. Unter dem Schraubenkopf 62 ist ein 0-Ring 63 vorgesehen, der Druckluftverluste an dieser Stelle verhindert.
Wenn Druckluft zugeführt wird, ergibt sich bei der vorstehend beschriebenen Vorrichtung folgender Funktionsablauf:
In der Ausgangsstellung, die in Fig. 1 gezeigt ist, nimmt der Motor 18 die zurückgezogene Lage ein und das Steuerventil 35 befindet sich in seiner linken Schaltstellung, in welcher Druckluft über den Kanal 33 zum vorderen Ende der Bohrung 11 geleitet und dadurch der Motor 18 iri seiner rückwärtigen Stellung gehalten wird. Gleichzeitig ist das hintere Ende der Zylinderbohrüng 11 über den Kanal 34 und
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die einstellbare Drosselöffnung 37 m^ der Außenatmosphäre verbunden. Da sich die radialen Öffnungen 41 der Zufuhrleitung 39 außerhalb des O-Rings 45 befinden, ist die Verbindung zwischen der Druckkammer 42 und der Zufuhrleitung 39 unterbrochen. Der Motor 18 wird also in seiner zurückgezogenen Stellung nicht mit Druckluft versorgt, d.h. die Abtriebswelle 19 steht still.
Wenn daraufhin das Steuerventil 35 von Hand oder durch einen Druckfluidimpuls in seine rechte Stellung umgeschaltet wird, erhält der hintere Teil der Bohrung 11 über den Kanal 34 Druckluft, während der vordere Teil der Bohrung über das einstellbare Drosselventil 36 zur Außenatmosphäre entlüftet wird. Nunmehr wird der Motor 18 nach links vorgeschoben, wobei sich die Vorschubgeschwindigkeit nach der Einstellung des Drosselventils 36 richtet.
Sobald sich der Motor 18 ein kurzes Stück aus seiner rechten Ausgangsstellung heraus nach links bewegt hat, kommen die radialen Öffnungen 41 der Zufuhrleitung 39 vom O-Ring 45 frei, und es wird eine Verbindung zwischen der Druckkammer 42 und der Zufuhrleitung 39 hergestellt. Nunmehr strömt Druckluft durch die Zufuhrleitung 39, den Kanal 40, das Ventil 56 und den Einlaßkanal 34, so daß die Abtriebswelle 19 und das Bohrfutter mit einer Geschwindigkeit zu drehen beginnen, die sich nach der Einstellung des Drosselventils 56 richtet. Die Abluft verläßt den Motor 18 über den Auslaßkanal 25 und den Schalldämpfer 26. Der gesamte Vqrschubweg wird mittels der Anschlagschraube 52 eingestellt. Die Maschine ist nun bereit, einen Bohrvorgang auszuführen.
Während des Bohrens wird das Reaktionsmoment des Motors 18 mittels der Zufuhrleitung 39 am Gehäuse 10 abgestützt. Die Zufuhrleitung 39 hat somit nicht nur die Punktion, dem Motor 18 Druckluft zuzuführen, sondern dient auch als Reaktionsglied des Motors.
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Am Ende des Bohrvorschubs betätigt der Kopf 53 der Anschlagschraube 52 den Stift 51 des Umschaltventils 46. Der Stift 51 hebt die Kugel 47 entgegen der Wirkung der Feder 48 vom Ventilsitz 49 ab, wodurch Druckluft von der Einlaßöffnung 44 zum rechten Umschaltzylinder des Steuerventils 35 gelangt. Das Ventil wird dadurch wieder in die Schaltstellung nach Fig. 1 umgeschaltet, in welcher der hintere Teil der Bohrung 11 über das AusLaß-Drosselventil 37 entlüftet und Druckluft dem vorderen Teil der Bohrung 11 zugeführt wird. Daraufhin wird der Motor 18 mit einer Geschwindigkeit zurückgeschoben, die sich nach der Einstellung des Drosselventils 37 richtet.
Da sich die radialen Öffnungen 41 der Zufuhrleitung 39 sowohl während des Vorschubs als auch während des Rückhubs innerhalb der vom O-Ring 45 begrenzten Druckkammer 42 befinden, wird der Drehantrieb der Abtriebswelle 19 während der ganzen Zeit nicht unterbrochen. Erst am Ende des Rückhubs gelangen die Öffnungen 41 der Zufuhrleitung 39 zur Außenseite des O-Rings 45, und dadurch wird die Verbindung zwischen der Zufuhrleitung 39 und der Druckkammer 42 unterbrochen. Damit kommt die Abtriebswelle 19 zum Stillstand, nachdem ein vollständiger, selbsttätig gesteuerter Arbeitszyklus ausgeführt worden ist.
Während des Vorschubs und auch während des Rückzugs des Motors 18 war der Steuersignalauslaß 57 mit Druck beaufschlagt. Sobald jedoch der Motor 18 in die Ausgangsstellung zurückgekehrt ist, hört das Drucksignal auf, und es erscheint durch den drucklosen Zustand ein "Fertig"-Signal, welches das Ende des Arbeitsvorgangs anzeigt.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß die neuartige Einrichtung zum Zuführen der Druckluft zum verschieblichen Motor die Möglichkeit bietet, ein sehr einfaches und leicht zu bedienendes Steuerventil 56 für die Geschwindigkeitssteuerung zu verwenden. Außerdem
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ergibt sich die weitere vorteilhafte Möglichkeit, ein den Anlauf und das Anhalten des Drehantriebsmotors steuerndes Ventil einzusetzen, welches seinerseits in Abhängigkeit der axialen Stellung des Motors betätigbar ist. Schließlich ergibt sich ein beträchtlicher Vorteil aus der seitlich versetzten Anordnung der Zufuhrleitung, weil auf diese Weise die Zufuhrleitung gleichzeitig auch zur Abstützung des Reak*donsmoments dienen kann, wodurch sich eine kostspielige \ w-L. -eilung zwischen dem Motor und dem Gehäuse erübrigt und der mechanische Aufbau wesentlich vereinfacht wird.
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Claims (7)

  1. Patentansprüche
    Werkzeug oder Werkzeugmaschine mit druckfluidbetriebenem Dreh- und Vorschubantrieb, bestehend aus einem Gehäuse, welches längsverschieblich in einer Bohrung einen wenigstens nach vorn herausragenden Motor aufnimmt, mit dessen rotierend angetriebener Abtriebswelle ein Werkzeugeinsatz kuppelbar ist, und einem mit dem Motor verbundenen, in der Bohrung geführten Kolben zur axialen Verschiebung des Motors, dadurch gekennzeichnet , daß parallel zur Bohrung (11) im Gehäuse (10) eine an eine Druckfluidquelle (P) angeschlossene Druckkammer (42) angeordnet ist, und darin eine mit dem Motor (18) in achsparalleler Lage fest verbundene starre Druckfluid-Zufuhrleitung (39) dicht geführt ist, welche eine Verbindung zwischen der Druckkammer (42) und dem Motor (18) bildet.
  2. 2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch g e kennzei chne t , daß zwischen der Druckkammer (42) und der Zufuhrleitung (39) zusammenwirkende Ventilglieder (41, 45) angeordnet sind, welche die Druckfluidzufuhr in einer bestimmten axialen Stellung des Motors (18) unterbrechen.
  3. 3. Werkzeug nach Anspruch 2, dadurch g e -
    k ennz e ic hnet , daß die Ventilglieder (41, 45) aus einer oder mehreren Öffnungen (41) in dem in die Druckkammer (42) eindringenden Teil der Zufuhrleitung (39) sowie aus einer im Gehäuse (10) montierten Dichtung bestehen, wobei die Dichtung (45) die Öffnungen (41) gegenüber der Druckkammer (42) abdichtet, wenn der Motor (18) eine bestimmte axiale Stellung einnimmt. .
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  4. 4. V/erkzeug nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilglieder (41,413) derart angeordnet sind, daß die Druckfluidzuf uhr zum Motor (18) in dessen hinterer Endstellung unterbrochen ist.
  5. 5. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (1°) mit einer sich seitlich erstreckenden Brücke (38) zur starren, mit Bezug auf die Motorachse seitlich versetzten und achsparallelen Halterung der Zufuhrleitung (39) verbunden ist, wobei zur Brücke (38) eine Verbindungsleitung (40) zwischen der Zufuhrleitung (39) und dem Motor (18) mit einem einstellbaren Drosselventil (56) gehört.
  6. 6. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhrleitung (39) das Reaktionsmoment des Motors (18) am Gehäuse (10) abstützt.
  7. 7. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß auch das hintere Ende des Motors (18) aus der Bohrung (11) herausragt und die Brücke (38) am hinteren Ende des Motors (18) angeordnet ist.
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