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Koordinaten-Boh rverri chtung
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Gegenstand der Erfindung ist eine Koordinaten-Bohrvorrichtung mit
einer über elner Grundplatte maßgenau einstellbaren Werkstuck-Ausricht- und Spanneinrichtung.
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Derartige Koordinaten-Bohrvorrichtungen dienen dazu, die zu bearbeitenden
Werkstücke, die nach WerkstUck-Anschlagelnrlchtungen ausgerichtet sind, In die zur
sachgerechten Herstellung des Werkstückes erforderlichen Stellungen zur Bohrmaschinenspindel
zu bringen, wobei die Einstellung für die Einzelanfertigung oder sehr kleine Serien
zweckmäßig nach Maßstäben und Nonlen oder Digital-Positionsanzeigen erfolgt, während
für die Bohrpositionseinstellung bei Serienfertigung einstellbare Anschläge oder
Schablonen mit entsprechend dem Werkstückbohrbild angeordneten Bohrungen, rn die
ein Zapfen einrastbar ist, vorteilhafter sind.
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Es ist eine Koordinaten-Bohrvorrichtung bekannt, bei der die WerkstUck-Ausricht-
und-Spanneinrichtung an einer FUhrungsschiene verschiebbar angeordnet In der einen
Koordinatenrichtung und diese Führungsschiene mittels eines Gleltstücks In der anderen
Koordinatenrichtung verstellbar und mittels manueller oder mechanischer Klemmvorrichtungen
arretierbar Ist. Bei dieser Vorrichtung ist die Werkstiick-Aufspannplatte mit einer
an der Fuhrungsschiene Y-Achse gleitbar anliegender FUhrungsplatte und rechtwinklich
dazu mit einer Anschlagplatte versehen, Die Fuhrungsplatte ist Tell eines auf dje
Fiihrungsschiene y - Achse aufgesattelten Führungskörpers, der einen Handgriff zum
Verstellen trägt. Am Schaft des Handgriffs ist ein Feinposltionsierungshammer um
ein Gelenkstück schwenkbar angeordnet, dessen Schlagbär axial begrenzt auf einem
zugeordneten Bolzen bewegbar ist. Die Fcihrungsschienen sind mit Maßstäben versehen,
denen Nonien zugeordnet sind. Mit diesen Mitteln ist für die Einzelfertigung die
genaue Positionseinsteilung in sehr kleinen Schritten möglich.
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FUr Serienbearbeitung ist an der Stirnseite einer Führungsschlene
und an der Führung für die Führungsschlene ?..-Achse Je eine schwenkbare Platte
angeordnet, mit Je einer oder mehreren Gewindestangen, die verstellbare Anschlagmuttern
tragen, mit denen eine Wirkverbindung zu Anschlanstcken auf den Führungsschienen
verstellbaren Gleitstücken herstellbar ist. Damit ist eine Anzahl von Bohrungspositionen
einstellbar.
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Für Werkstücke mit Bohrbl Idern mit einer größeren Anzahl von Bohrungen
sind aber bei dieser Art der Anschlagpositionierung Ferilposltlon lerungen nicht
sicher erkennbar. Außerdem besteht bei der Positionierung gegen feststehende Anschläge
bei auf Säulenbohrmaschinen mit an einer runden Säule festgeklemmten Tisch aufgebauten
Koordinaten-Bohrvorrichtungen die Gefahr, daß durch die durch die plötzliche Verzögerung
der Werkstückmasse und der bewegten Vorrichtungstelle entstehende' Schlagkraft der
Maschinentisch zunächst unbemerkt um die Säule geschwenkt wird und dadurch nachfolgend
hergestellte Werkstücke fehlerhaft werden. Diese GrUnde lass#en für Serlenbearbeitung
die Positlonterung von .Koordinaten-Bohrvorrichtungen durch Einführung eines Positionierzapfens
in dem Werksfückbohrbild entsprechend angeordneten Bohrungen einer Schablonenplatte
zweckmäßiger erscheinen.
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Jedoch ist bei- bekannten Koordinaten-Bohrvorrichtungen der Vorbereitungsaufwand
für neue Werkstuckserien verhältnismäßig groß. Die Bohrungen in der Schablonenplatte
müssen entweder auf einer anderen mit einem Koordinatentisch ausgerüsteten Bohrmaschine
oder nach Anriß gebohrt werden. Das erfordert viel Zeit oder ist ziemlich ungenau.
Für sehr ei-nfache Bohrbilder mit nur zwei oder vier Bohrungspositionen und sehr
kleine Werkstückserlen ist der Aufwand für die Herstellung einer Kopierschablone
eigentlich nicht zu rechtfertigen. Die Positionierung nach schnell verstellbaren
Anschlägen wäre zweckmäßiger und vorzuziehen, wenn es gelänge, die vorerwähnten
Probleme zu Uberwinden.
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Bei bekannten Koordinaten-Bohrvorrichtungen ist es darüber hinaus
oft erforderlich, besondere Anschläge für das Jeweilige Werkstück auf der nur mit
T-Nuten versehenen planen Tischplatte auszurichten. Es sind zwar auch Koordinaten-Kopler-Bohrvorrichtungen
bekannt, bei denen die WerkstUckaufnahmeplatte mit einer Anschlagleiste versehen
ist, in der zusätzlich ein Paßstift angeordnet ist. Für Jedes Werkstück Ist dabei
auf einer lBrundplatte mit erheblichem Aufwand eine Spannvorrichtung herzurichten,
die dann schnell ohne Ausrichtarbeit auf dem Kopierbohrtisch gegen. eine andere
auszutauschen ist. Auch für die-zugehörige Kopierschablone ist eine Anschlagleiste
vorgesehen, so daß Werkstück und Schablone immer in richtiger Lage zzuelnander stehen.
Es handelt sich Jedoch um getrennte Anschlagleisten auf der Grundplatte und der
das Werkstück tragenden oberen Platte eines Kreuztisches, die genau parallel zueinander
anzubringen sind. Auch die auswechselbare Werkstückspannvorrichtung muß in thren
Maßen und der Winkelgenaulgkeit sorgfältig hergestellt werden, wenn die Werkstücke
ein einwandfrei liegendes-Bohrbtld erhalten sollen. So ist ein erheblicher Aufwand
nötig, ehe ein Werkstück erstmals in einer SerIe gebohrt werden kann. PUr Wiederholungsserienergeben
sich
dann aber sehr kurze RUstze!ten.
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Bei bekannten Koordinaten-Kopierbohrvorrichtungen zum Aufbau auf normale
Bohrmaschinen ist die Kopierschablone nicht nach oben abgedeckt, weil der Positionierzapfen
nach direkter Sicht In die Jeweils richtige Schablonenbohrung eingeführt werden
muß. So ist es nicht auszuschließen, daß Bohrspäne auf die Schablone fallen. Wenn
sich ein Span unbemerkt an den Rand einer Positionierbbhrung hängt, so wird die
Position nicht genau eingestellt - mit Ausschußfoige.
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Ein weiteres Problem beim Einsatz von Koordinaten-Bohrvorrichtungen
auf den am meisten verbreiteten Säuienbohrmaschinen mit an einer runden Säule höhenverstellbarem
Tisch Ist, daß bei einer Höhenverstellung des Tisches fllr unterschiedlich hohe
Werkstück@oder unterschiedlich lange Werkzeuge nicht gewährleistet ist, daß der
Tisch in der gleichen Stellung zur Bohrspindel verbleibt* Deshalb muß nach Jeder
Höhenverstellung sorgfältig überprüft werden0 ob kein Verschwenken des Maschinentisches
erfolgt Ist. Unterbleibt dies, so ist das Aus'schußrisiko erheblich.
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Die serienweise Herstellung einwandfreier Werkstücke setzt somit bei
bekannten Koordinaten-Kopierbohrvorrichtungen eine erhebliche Aufmerksamkeit und
Sorgfalt der Bedienungsperson voraus.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Koordinaten-Bohrvorrlchtung
zur tatebestimmung von Bohrungen an Werkstücken unterschiedlicher Gestalt mit Positioniermöglichkeit
nach einer Schablone mit dem WerkstUckbohrbild entsprechend angeordneten Bohrungen
wie auch nach schnell verstellbaren Anschlägen zu schaffen, bei der die Schablone
einfach und genau auf der Koordinaten-Bohrvorrichtung mit den Positionierbohrungen
versehen und in die richtige Lage zu den Ausrichtmitteln für das Werkstück gebracht
werden kann urid vor Bohrspänen geschützt angeordnet ist, Der Erfindung liegt weiterhin
die Aufgabe zugrunde, zu verhindern, daß bei Positionierung gegen die Anschläge
so große Kräfte auf den Bohrmaschinentisch wirken können, daß eine Verstellung des
mit normaler Bedienungsknaft an der Säule einer Bohrmaschtne geklemmten Tisches
möglIch Ist und daß bei Höhenverstel lungen des Tisches einer Säulenbohrmaschine
ein Verschwenken der auf dem Tisch befestigten Koordinaten-Bohrvorrichtungen gegen
die Bohrmaschinensäule möglich ist Das geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß die
an einer in den Koordinatenrichtungen geführten Aufspannplatte rechtwinklig zueinander
angeordneten Anschläge für die Werkstück-Ausrlchtung über die untere Fläche der
Aufspannplatte hinaus verlängert, Anschläge für eine Schablonenplatte bilden, die
auf der
nach Maßstäben und Nonien positionierten Aufspannplatte
gegen die WerkstUckausrichtanschläge anliegend mit Pos fltionlerbohrungen versehen.
wird, und dann unter der Aufspannplatte mit denselben Flächen gegen dieselben Anschläge
angelegt befestigt wird. Dadurch ergibt sich mit einichsten Mitteln die größtmögliche
Genauigkeit und ein sicherer Schutz vor autfallenden Spänen.
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Die Verzögerungskräfte bei Positionierung gegen Anschläge werden dadurch
auf ein unschädliches Maß vermindert, daß die Anschläge mit einer vorgespannten,
splelfreien Abfederung versehen werden.
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Das Verschwenken der auf dem Bohrmaschinentisch einer Säuienbohrmaschine
aufgebauten Koordinaten-Bohrvorrichtung um die runde mit dem die Bohrsplndel tragenden
Maschinenteil In fester Werkverbindung stehenden Säule wird dadurch verhindert,
daß an dem auf der Bohrmaschine befestigten Teil der Koordinatenbohrvorrichtung
parallel zur Bohrmaschinensäule eine Säule angebracht wird, die in Wirkverbindung
mit einem an der Bohrmaschinensäule befestigten Tell steht.
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Im folgenden werden AusfUhrungsbe-ispiele der Koordinatenbohrvorrichtung
nach der Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert Es zeigen: Fig. 1 eine
Seitenansicht, Flug, 2 eine Draufsicht, Fig. 3 eine Vorderansicht Wie aus Fig. 1
und 3 ersichtlich, steht die BohrvorrTchtung auf einem Sockel 1, der mit einem umlaufenden
Befestigungsflansch 1 a versehen ist und z.B0#mit Spannprätzen 2 auf einem Bohrmaschinentisch
3 befestigt wird. Auf dem Sockel 1 ist eine Platte 4 angebracht, mit der eine FUhrungsschiene
5 und eine weitere Schiene 6 verbunden sind. An der Fuhrungsschiene 5 ist eine rechtwinklig
dazu angeordnete Führungsschiene 7 verschiebbar geführt. An Führungsschiene 7 ist
eine Aufspannplatte 8 mit einer Führung 9 verschiebbar. An der Aufspannplatte 8
sind Anschläge lo und 11 rechtwinklig zueinander angeordnet. Sie ragen Uber die
untere Begrenzung der Aufspannplatte 8 hinaus und bilden Anschläge für eine Schablonenplatte
12, die übor eine Platte 13, eine Pratze 14 und eine Schraube 15 befestigt wird.
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In eine Positionlerbohrung 16 in der Schablonenplatte 12 greift ein
Zapfen 17 ein, der In einer Bohrung 18 in Platte 4 direkt oder in einer darin angeordneten
verschleißfesten Buchse 19 geführt wird.
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Der Zapfen 17 wird In diesem Beispiel durch hydraullsche Kraftausübung
auf eine Kolbenfläche 20 In die Positionier-Bohrung 16 eingeschoben.
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Die Rückführung nach Druckabsenkung erfolgt mittels einer Feder 21.
Das Vorschieben von Zapfen 17 kann aber auch durch pneumatische, elektromagnetische
oder mechanische Kraftausübung vorgenommen werden.
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Weil der die Posjtionierung nach Bohrungen 16 In Schablonenplatte
12 bewirkende Zapfen 17 für die Bedienungsperson nicht sichtbar ist, muß das annähernde
Erreichen der richtigen Position in anderer Weise angezeigt werden. Dazu ist an
Führung 9 eine Platte 22 angebracht, auf der eine Hi lfszelchnung 23 befestigt ist.
Ein am feststehenden Teil der Bohrvorrichtung angebrachter Zeiger 24 weist bei annäherndem
Erreichen der Bohrungen positionen auf Markierungen 25, die um die Spitze des Zeigers
24 gezogen werden. Dazu wird die Bohrvorrichtung nach Maßstäben 26 und 27 sowie
Nonlen 28 und 29 In die Bohrungspositionen gebracht. Es ist zweckmäßig, glelchzeitig
die Schablonenplatte 12 mit den Positionierbohrungen 16 zu versehen.
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FUr große Werkstückserien können die Positionierbohrungen 16 auch
mit einer verschleißfesten Buchse ausgefüttert werden.
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Die annähernde ETnstellung der ßohrungspositionen wird von Hand Uber
einen Handgriff 30 vorgenommen, Die ganz genaue Einstellung ist so nicht möglich.
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Sie erfolgt durch Einfäde#n des am Ende verJüngten Zapfens 17 in eine
der zweckmäßigerweise ange£a$sten Posltlonler-Bohrungen 16 in der Schablonenplatte
12. Der dazu erforderliche Kraftbedarf sollte möglichst gering sein, um schnelles
Verschleißen des Zapfens 17 und der Bohrungen 16 zu vermeiden.
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Deshalb sind Maßnahmen zu treffen, um eine leicht gängige Verstellung
der Aufspannplatte auch dann zu gewährleisten, wenn sich darauf ein schweres Werkstück
befindet. Das wird in dem dargestellten Beispiel dadurch erreicht, daß Kugelrollen
31 aD 31 b, 31 c und 31 d am Ende der Aufspannplatte 8, in der damit verbundenen
FUhrung 9 und in der Führungsschiene 7 angeordnet sind.
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Bei Kugelrollen ist eine große Kugel in einem in einer Kugelpfanne
umlaufenden Bett aus umlaufenden kleinen Kugeln gelagert. Sfle sind dadurch lelchtgängig
wie Kugellager und In Jeder Richtung bewegbar, Ihre Tragfähigkeit ist Jedoch verhältnismäßig
gering. Sie vermögen deshalb nur, das größte wahrschelnliche Werkstückg~wlcht aufzunehmen,
nicht aber die gegen den Vorschubdruck beim Bohren mit größeren Bohrern erforderliche
Stützkraft
Deshalb sind sie axial beweglich eingebaut und stutzen
sich gegen Federelemente ab', die so bemessen sind, daß die Kugelrollen bei zu hoher
Belastung soweit ausweichen, daß die Aufspannplatte 8, Führung 9 oder Führungsschtene
7 dl rekt auf dem Jeweiligen Gegenstück zur Auflage kommen. Dabei ist zu beachten,
daß sich kein so großer Spalt zwischen Schablonenplatte 8 und Platte 4, Führung
9 und Führungsschiene 7, Führungsschiene 7 und Führunsschiene 5 bzw. Schiene 6 bilden
darf, daß Späne zwischen diese Teile geraten können. Das wird bei der abgefederten
Kugelrolle 31 a am Ende der Aufspannplatte 3 dadurch erreicht, daß diese sich mit
einem Band 32 gegen einen Ring 33 abstützt, der mit Schrauben 34 so eingestellt
wird, daß Aufspannplatte 8 gerade eben von Platte 4 abgehoben wird.
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Ein zu weites Abheben der FUhrung 9 von Führungsschiene 7 wird durch-Rollen
35 verhindert, dle#sich gegen einen Absatz 36 an Führungsschiene 7 abstützen, Die
Führúngsschtene 7-wird durch an einer stirnseitig angebrachten Platte 37 angeordnete
Rollen 38 und eine an einem Lagerbock 39 angebrachte Ro~ile-40, die sich gegen die
FUh-rungsschiene 5 und Schiene 6 abstützen, gegen zu weites Abheben gesichert.
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In Platte 37 sind ebenfalls federnd abgestützte Kugelrollen 31 C angeordnet,
denen an einstellbaren Lagerböcken 41 angebrachte Rollen entgegenwirken, so daß
sich eine. vollständige Wälzführung für die Führungsschiene 7 an Füh rungsschtene
5 ergibt.
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Durch Anordnung von abgefederten Kugelrol!en 31 f in Anschlagplatte
1o und einstellbaren Gegenrollen 4t wird das auch für die Führung 9 der Aufspannplatte
8 an Führungsschiene 7 erreicht.
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Anstelle der Kugelrollen können auch Druckiuft-Druckfel-der oder hydrostatische
Druckfelder treten.
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Während der Ausfahrung größerer Bohrungen sind die Führungen an FUhrungsschiene
5 (X-Achse) und 7 (Y-Achse) zu klemmen. In dem dargestellten Beispiel geschieht
das durch hydraulisch betätigte Kolben In Arbeitszylindern 43 und 44.
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Der zur Klemmung erforderliche Druck wird durch Einschieben eines
Kolbens in einen hydraulischen Zylinder 45 durch eine auf einen zweiarmigen Hebel
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wirkende vorgespannte Feder 47 aufgebr#ctt Aus Zylinder 45 verdrängte
Druckflüssigkeit wirkt auch auf Kolben 20 am Positionierzapfen 17 und führt diesen
in eine der Pos-itionter -bohrungen 16 ein. Das muß geschehen, ehe die von dem Zylinder
43 und 44 betätigte Klemmung wirksam wird, und wird dadurch erreicht, daß den Arbeitskolben
in Zylinder 43 und 44 Federn entgegenwirken, deren Vorspannung erst von einem Druck
überwunden wird, der höher ist als der zum sicheren Vorschieben des Positionlerszapfens
erforderliche.
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Durch Nie?drdr(icken des Handgriffes 30, der mit Hebel 4G verbunden
ist, wird der Kraft von Feder 47 entgegengewirkt.
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Dadurch wird ein Lösen der von den Zylindern 43 und 44 bewirkten Führungsklemmung
erreicht. Auch Positionlerzapfen 17 kann durch eine 24 Feder #zurückgefUhrt werden.
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Eine Rastung 49 hält Handgriff 30 in niedergedrückter Stellung, wenn
eine genaue Positionseinstellung z.B. mittels eines in eine mit Führung 9 verbundene
Muffe 50 schwenkbar eingesteckten Feinpositlonierungs -hammers 51 vorgenommen werden
soll.
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tragen. Diese Federelemente enthalten eine in beiden axialen Richtungen
wirksam werdende vorgespannte Feder und Zentrieranschläge, die eingesetzte Gewindestangen
54 a und 54 b nach axl alera fodernden Ausweich-und Rücic-Hub wieder genau in die
Ausgangslage führen. Auf den Gewindestangen 54 a und 54 b sind Anschlagmuttern 55
a, 55b, 55 c und 55 d angebracht. Die Anschlagmuttern wirken gegen Arme 56 und 57
am-Ende der Führungsschiene 5 und an Führung 9. Die Arme 52 und 53 können auch schwenkbar
angeordnet sein und je zwei Federelemente 52 a und 5 Fa mit Gewindestangen 54 a
und 54 b tragen. In diesem Fall ist es zweckmäßlg, sie an vorgespannten Wälzlagern
anzubringen, Unter Platte 4 ist ein Arm 58 befestigt, der eine Säule 59 trägt.
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Säule 59 greift höhenverschlebbar in eine Aussparung 60 eines an der
Bohrmaschinensäule 61 befestigten Ringes 62 und ist mit einem Element 63 klemmbar.
Auf Arm 58 kann zusätzlich eine Säule 64 angebracht werden, die ein Ånschlagstück
65 und einen schwenkbaren Arm 66 zur Aufnahme einer Bohrbuchse 67 trägt.
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Der Aufbau des feststehendes Teiles der Bohrvorrichtung aus Platte
4, FUhrungsschiene 5 und Schiene 6 ist besonders vorteilhaft für Ausführungen
mit
relativ großem Arbeitsbereich* weil Platte 4 verhältnismäßig klein bleibt und leichter
herstellbar ist Bei einer kleineren Ausführung der Koordinaten-flohrvorrlchtung
nach der Erfindunq'kann Schiene 6 entfallen und die Funktion von Führungsschiene
5 von der Vorderkante von Platte 4 und einer von unten nahe der Vorderkante der
Platte ausgesparten Nut erfüllt werden. Die breite der Nut ist etwas größer als
der Durchmesser der Rollen 42 zu wählen.
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Die Kugelrollen 31 b - 31 d können in ihrem Hub ähnlich wie bel Kugelrolle
31 a durch einen eingeschraubten oder eingepreßten Ring In ihrem Hub so be~ grenzt
werden, daß kein unzulässig großer Spalt zwischen den Teilen 4,5,6 und 7, bzw. 7
und 9 entsteht. In diesem Fallkönnen an Stelle der Rollen 35, 38 und 42 auch einfache
Gleitstiicke treten. Die Aufspannplatte 8 kann mit einer Anzahl Gewindebohrungen
für den Eingriff von Spannmitteln versehen werden, Die Gewindebohrungen können mit
Stopfen gegen das Eindringen von Spänen gesichert werden.
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Auf Aufspannplatte 8 kann ein Spannstock 68 mit einem axial bewegbaren
Spannelement 69 gegen Anschlagplatte 9 oder lo wirkend beliebig versetzbar befestigt
werden, Der Spannstock kann manuell über Spindel, pneumatisch oder hydraulistsh
wlrken.
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Der hydraulische Zylinder 45 wird zweckmäßig mit einem Einfüllstutzen
mit einem federbe@asteten Kolben ausgefUhrt, um einen geringen Uberdruck In dem
Hydrauliksystem gegen Lufteintr@tt sicherzustellen.
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Die Bewegung des Koplerz-aptens 17 kann auch durch Federkraft zur
Schablonenplatte 12 hin wirkend und einen entgegenwirkenden Elektromagneten oder
mit einem pneumatisch oder motorhydraultsch betätigten Kolben bewirkt werden.
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Die Klemmzylinder 43 und 44 können auch pneumatisch hydraulisch Uber
Druckübersetzer oder motorhydraulisch betätigt werden, Die Feinverstellung mit dem
Feinpositionierungshammer 51 setzt eine gewIsse Bremswirkung an den bewegten Teilen
der Koordinaten-Bohrvorrichtung voraus,-die bei der beschriebenen Walzkörperführung
nicht ausreichend gesichert ist.
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Deshalb sind zwischen Fllhrungsschtane 7 und Führungsschiene 5 sowie
zwischen Filhrung 9 und Führungsschiene 7 einstellbare DremseIemon#e vorgesehen.
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