DE4232076C2 - Vorrichtung zur Vorschubsteuerung für eine Bohr- und/oder Gewindeschneidemaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Vorschubsteuerung für eine Bohr- und/oder Gewindeschneidemaschine, mit einem in einem Bohrkopfgehäuse vertikal bewegbar abgeordnetem Spindel­ führungsrohr, einer in dem Spindelführungsrohr koaxial einge­ setzten, motorisch antreibbaren Spindel, welche ein der Länge nach umlaufendes Schneckengewinde (8) aufweist, und zwei in das Schneckengewinde eingreifenden Schneckenräder.

Es ist ein konventioneller Antrieb für eine Bohr- und/oder Gewindeschneidemaschine bekannt, welcher aus einem, in der Bohr- und/oder Gewindeschneidemaschine vertikal beweglich angeordnetem Bohrkopfführungsrohr mit seitlicher Zähnung, in welche ein mit einem Handhebel verbundenes Zahnrad greift, besteht. Durch Betätigung des Handhebels erfolgt eine Verstellung der jeweiligen Bohrtiefe.

Ein automatischer Spindelantrieb ist aus den JP 58-375262 und JP-GM 57-39127 bekannt. Diese Spindelantriebe erfordern einen separaten Motor zur Höhenverstellung mit einem aufwendigen Getriebe, welches aus mehreren Schneckenrädern und Schneckengewinden besteht.

Ferner ist aus der Koreanischen Gebrauchsmusterschrift Kr-GM 1983-302, welche annähernd der JP-58-375262 entspricht, und der Kr-GM 1979-1963 ein automatischer Spindel­ antrieb bekannt. Dieser Spindelantrieb hat jedoch einen aufwendigen Kupplungsmechanismus und erfordert, um eine schnelle Bohrtiefenverstellung zu ermöglichen, vom Hauptantrieb separate hydraulische und pneumatische Zylinder. Diese Zylinder müssen gesondert elektronisch gesteuert werden. Zudem sind ein Luftkompressor, eine Hydraulikpumpe sowie Druckleitungen erforderlich. Die gesamte Konstruktion ist sehr aufwendig und daher kompliziert und teuer in der Herstellung.

Weiterhin ist aus der JP 60-355322 bekannt, das Bohrkopfführungsrohr vertikal über ein Gelenk oder ähnliches in der Höhe zu verstellen.

Mit den bekannten Bohrmaschinen kann beispielsweise kein Loch mit einem großen Durchmesser in einem Schritt gebohrt werden. Vielmehr muß schrittweise, beginnend mit einem kleinem Bohrer­ durchmesser, der Bohrerdurchmesser bis auf das gewünschte Maß vergrößert werden.

Weiterhin ist die Bohrtiefeneinstellung, im insbesonderen bei sich wiederholenden Bohrungen gleicher Bohrtiefe aufwendig, da zum einem der Abstand des Bohrwerkzeuges zum Werkstoffträger und zum anderen die Werkstoffhöhe zu berücksichtigen ist.

Bei Bohrung eines tiefen Loches werden kontinuierlich Bohrspäne aus dem Werkstück herausbefördert. Der Bohrer setzt sich mit diesen Bohrspänen zu, wodurch der Bohrwiderstand erhöht wird. Durch die Erhöhung des Bohrwiderstandes kann der Bohrer abbrechen oder durch Überhitzung schneller, die Lebensdauer des Bohrers herabsetzend, abstumpfen. Deshalb ist bei den bekannten Spindelantrieben nur ein sukzessives Bohren tiefer Löcher durch regelmäßiges Herausziehen und neues Ansetzen des Bohrers im Bohrloch möglich. Hierdurch wird der Bohrvorgang unnötig erschwert.

Bei Bohrung in z. B. Kupfer und Aluminium ist aufgrund der Materialeigenschaft und der unsteuerbaren Bohrgeschwindigkeit die manuelle und daher umständliche Zuführung von Kühlflüssig­ keit an die Bohrstelle erforderlich. Hierzu muß bei den bekannten Bohr- und/oder Gewindeschneidemaschinen entweder der Arbeitsvorgang unterbrochen oder eine Hilfsperson hinzugezogen werden.

Die bekannten Spindelantriebe sind auch zum Innengewinde­ schneiden nur beschränkt verwendbar. Zwar schneidet der Gewindeschneider bei Standardgewinden, sobald er im vorge­ bohrtem Bohrloch gepackt hat, sich selbständig ein, sobald jedoch z. B. ein Innengewinde mit geringer Neigung zu schneiden ist, muß der Gewindeschneider manuell unterstützt werden. Der manuell unterstützte Andruck des Gewindeschneiders auf das Werkstück ist nicht konstant, so daß oftmals nicht tolerierbare Ungenauigkeiten im geschnittenen Gewinde sind.

Aus der DE-PS 12 03 577 ist weiterhin eine Bohr- und/oder Gewindespindel bekannt, bei der das Schneckenrad nicht ständig in das Gewinde der Spindel eingreift. In der Betriebsart Bohren hat das Schneckenrad bei der bekannten Bohr- und Gewindespindel keine Funktion. Es muß dort erst eine Sicherung gelöst werden, damit das Schneckenrad in das Gewinde der Spindel eingreifen kann. Das Schneckenrad ist lediglich durch eine vorgegebene nachgiebige Rast in einer Stellung fixierbar. Eine variable Einstellung der Spindelvorschubgeschwindigkeit ist nicht möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Vorschub­ steuerung für eine Bohr- und/oder Gewindeschneidmaschine zu schaffen, mit welcher wiederholt gleichtiefe Löcher gebohrt werden können und bei welcher die vertikale Bewegungsgeschwindigkeit variabel verstellbar ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Schneckenräder über eine einstellbare Bremsvorrichtung direkt und/oder indirekt variabel bremsbar sind, wobei die Spindelvorschubgeschwindig­ keit von der jeweils eingestellten Bremswirkung abhängt, und daß ein mit der Spindel vertikal bewegbarer, in der Höhe verstellbarer Einstellbolzen für die Bohrtiefeneinstellung vorgesehen ist, welcher nach Erreichen der eingestellten Bohr­ tiefe automatisch einen Aktivierungshebel zum Lösen der Bremsvorrichtung für die Schneckenräder betätigt, wobei die Spindel über ein Rückstellorgan in ihre Ausgangsstellung zurückverfahrbar ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteran­ sprüche.

Das Spindelführungsrohr mit der eingesetzten, motorbetriebenen Spindel und dem hieran untenendig befestigten Bohrfutter ist in dem Bohrkopfgehäuse vertikal beweglich angeordnet.

Das Antriebsrad mit der eingesetzten Spindel wird durch den Motor angetrieben. Die Spindel, in welche ein Rechtsgewinde geformt ist, überträgt ihre Drehenergie auf die Schneckenradnabe. Durch die Bremswirkung der gebremsten Schneckenräder wird die Drehgeschwindigkeit der Spindel reduziert. Die mit der Bremsung korrespondierende Kraft wird erfindungsgemäß durch die Mechanik in eine Auf- oder Abwärtsbewegung der Spindel umgesetzt.

Insbesonders ist eine Verwendung von Trommel-, Scheiben-, Band- oder Magnetbremsen vorteilhaft.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen in Fig. 1 bis Fig. 17 eingehend erläutert

Fig. 1 zeigt die Bohr- und/oder Gewindeschneidemaschine aus einer Sicht schräg von oben;

Fig. 2 zeigt die Bohr- und/oder Gewindeschneidemaschine mit geschnitten dargestelltem Bohrkopfgehäuse,

Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt III-III zu Fig. 2;

Fig. 4 zeigt die Bohr- und/oder Gewindeschneidemaschine mit einer Trommelbremse, wobei das Bremsgehäuse geschnitten dargestellt ist;

Fig. 5 zeigt einen Querschnitt V-V zu Fig. 4;

Fig. 6 zeigt die Bohr- und/oder Gewindeschneidemaschine mit einer Trommelbremse teilweise geschnitten, wobei der Handhebel gedrückt ist;

Fig. 7 zeigt die die Bohr- und/oder Gewindeschneidemaschine mit automatisch ausgelöster Trommelbremse;

Fig. 8 zeigt eine Explosionsdarstellung des Trommelbremsenmechanismusses;

Fig. 9 zeigt die Bohr- und/oder Gewindeschneidemaschine mit einer Magnetbremse aus einer Sicht schräg von oben;

Fig. 10 zeigt die Magnetbremse in der teilweise geschnitten dargestellten Bohr- und/oder Gewindeschneidemaschine;

Fig. 11 zeigt einen Querschnitt XI-XI zu Fig. 10;

Fig. 12 zeigt eine elektrische Schaltung der Bohr- und/oder Gewindeschneidemaschine;

Fig. 13 zeigt eine elektrische Schaltung einer an den Schnecken­ radachsen angeordneten Magnetbremse;

Fig. 14 zeigt eine an der Schneckenradachse angeordnete Scheibenbremse mit ineinandergreifenden Zahnkörpern;

Fig. 15 zeigt eine an der Schneckenradachse angeordnete konventionelle Scheibenbremse;

Fig. 16 zeigt eine an der Schneckenradachse angeordnete Bandbremse;

Fig. 17A-Fig. 17C zeigen vereinfacht die unterschiedliche Wirkung der Bremsen auf die vertikalen Bewegungen der Spindel.

Die Bohr- und/oder Gewindeschneidemaschine hat einen Standfuß (1), in welchen ein zylindrischer Ständer (2) eingelassen ist, welcher obenendig den mit einem Bohrkopfgehäuse (3) verkleideten Bohrkopf mit einer Antriebsriemenverkleidung (85), einem Bremsengehäuse (57) und einem Schaltgehäuse (68) trägt. Rückseitig ist am Bohrkopfgehäuse (3) ein Motor (5) angeordnet. (vergl. Fig. 1)

Das an der Spindel (6) untenendig angeordnete Bohrfutter (16) wird durch einen Riemenantrieb, welcher aus einem auf einer Welle (5a) des Motors (5) angeordnetem Antriebsrad (86), einem Antriebsriemen (87) und einem obenendig an der Spindel (6) angeordnetem Abtriebsrad (11) besteht, motorisch angetrieben (vergl. Fig. 2).

Die Spindel (6) ist in einem vertikal beweglichem Spindelführungsrohr (14) durch Kugellager (90a) und Paßringe (88a) drehbar gelagert, so daß sich das Spindelführungsrohr (14) und die Spindel (6) gemeinsam vertikal bewegen, sich aber nur die Spindel (6) motorbetrieben dreht. Das Spindelführungsrohr (14) mit der innenseitigen Spindel (6) ist in einem im Bohrkopfgehäuse (3) ausgespartem Hohlraum (3a) angeordnet (vergl. Fig. 2).

Der obere Abschnitt der Spindel (6) hat einen quadratischen Querschnitt und bildet einen länglichen Vierkant (7). Dieser längliche Vierkant (7) ist in einem Hohlschaft (11a) der Abtriebscheibe (11) eingesetzt, dessen Boden den Vierkant (7) vertikal beweglich, aber drehfest umschließt. Im Hohlschaft (11a) ist eine Spiralzugfeder (12) zwischen dem Boden und einem obenendig am Vierkants (7) befestigtem Paßring (13) angeordnet. In einem Hohlraum (3b) des Bohrkopfgehäuses (3) ist ein Lager (90, 91, 95), bestehend aus einem Kugellager (90), einem Abstandhalter (95) und einer Lagerabdeckung (91) obenseitig eingesetzt und mit Schrauben (92) befestigt. In diesem Lager (90, 91, 95) ist der Hohlschaft (11a) drehbar eingesetzt und mit einem Paßring (88) gehalten, so daß einerseits der Hohlschaft (11a) durch den Motor (5) angetrieben sich dreht und andererseits die im Hohlschaft (11a) mit ihrem obenendigen Vierkant (7) eingesetzte Spindel (6) sich ebenfalls dreht und gleichzeitig vertikal beweglich ist (vergl. Fig. 2).

Die Spindel (6) hat der Länge nach ein umlaufendes Schneckengewinde (8), in welches zwei Schneckenräder (9) greifen, welche durch Paßringe (104) auf Achsen (10) verdrehfest angeordnet sind (vergl. Fig. 2).

Die Achsen (10) sind in Kugellagern (100, 100a), deren Lagerverkleidung (101) an dem Bohrkopfgehäuse (3) durch Schrauben (102) befestigt sind, durch Paßringe (89, 193, 103a) gehalten, drehbar gelagert (vergl. Fig. 5).

Die Achsen (10) sind direkt und/oder indirekt bremsbar, wobei sie und die Schneckenräder (9) durch zwei Längsschlitze (15), welche zueinander diametral in dem vertikal beweglichem Spindelführungsrohr (14) ausgespart sind, dem Schneckengewinde (8) zugeführt sind (vergl. Fig. 2).

In dem oberen Abschnitt des vertikal beweglichen Spindelführungsrohres (14) ist eine Bohrtiefeneinstellstange (22) einenendig eingeschraubt. Andernendig ist diese Bohrtiefeneinstellstange (22) durch einen Längsschlitz (4) aus dem Bohrkopfgehäuse (3) herausgeführt und hat ein Innengewinde (23), in welches ein Einstellbolzen (24) mit einem untenendigen Kegel (25) eingedreht ist. Auf den Einstellbolzen (24) ist eine Hülse (26), sich auf der Bohrtiefeneinstellstange (22) abstützend, lose aufgesteckt. Die Hülse (26) hat obenendig einen knopfartigen Anschlag (27) und einen vertikal einstellbaren Anschlag (28), welcher mit einer Schraube (29) beliebig feststellbar ist. (vergl. Fig. 3)

Der obenendige knopfartige Anschlag (27) betätigt in der jeweiligen vertikalen Grenzstellung des Spindelführungsrohres (14) zwei im Bohrkopfgehäuse (3) verstellbar angeordnete Begrenzungsschalter (L2, L3), während der vertikal einstellbare Betätiger (28) zwei Begrenzungsschalter (L4, L5) betätigt, sobald die Spindel (6) ihren Bewegungsspielraum verläßt (vergl. Fig. 3 und Fig. 4).

An dem Kegel (25) ist ein Anzeiger (30) mit seinem Nietabschnitt (31) durch einen Bolzen (32) angenietet. Auf einem seitlich am Bohrkopfgehäuse (3) angeordneten Bremsengehäuse (57) ist neben einem vertikalen Schlitz eine Maßskala (98) angebracht. Der Anzeiger (30) ist durch den vertikalen Schlitz des Bremsengehäuses (57) durch den Benutzer der Bohr- und/oder Gewindeschneidemaschine sichtbar, so daß die jeweilige Bohrtiefe der Spindel (6) optisch kontrollierbar ist (vergl. Fig. 1, Fig. 3 und Fig. 4).

Der Kegel (25) ist im Bremsengehäuse (57) über einen Aktivierungshebel (46) angeordnet. Der Aktivierungshebel (46) ist durch einen Bolzen (47), um diesen schwenkbar, an einer Seite des Bohrkopfgehäuses (3) befestigt. Ein Begrenzungsbolzen (46a) schränkt die Schwenkbarkeit des Aktivierungshebels (46) auf das erforderliche Maß ein. Eine ebenfalls an einem Bolzen (48a) aufgesteckte und sich an einem zweiten Bolzen (48b) abstützende Druckfeder (48) drückt den Aktivierungshebel (46) gegen den Begrenzungsbolzen (46a) in eine Ruhestellung (vergl. Fig. 4).

Nachfolgend erfolgt eine Beschreibung der die Hubbewegung des Spindelführungsrohres (14) mit der innenliegenden Spindel (6) und mithin des Bohrfutters (16) unter Nutzung der Energie der sich drehenden Spindel (6) steuernden Trommelbremsmechanik, welche mit den Bremsbacken (35) an den mit Paßfedern (94) an den Schneckenradachsen (10) befestigten Naben (18) angeordnet ist. Die einzelnen Bauteile sind übersichtlich in der Explosionszeichnung in Fig. 8 dargestellt.

Der Bremsbackenträger (34) ist durch zwei in Führungsplatten (33, 33a), welche durch Schrauben (97, 97a) im nicht sichtbaren Bremsgehäuse befestigt sind, ausgesparte Schlitze vertikal beweglich gehalten. Seitlich sind, etwa mittig, zwei Bremsbacken (35) mit Belägen (36) sich gegenüberliegend an dem Bremsbackenträger (34) angeordnet. Die Bremsbacken (35) bewirken bei Betätigung der Bremse die Bremsung der nicht sichtbaren Schneckenradachsen. Zwischen der unteren Führungsplatte (33a) und dem unteren Ende des Bremsbackenträgers (34), dort abgestützt durch eine mit einem Bolzen (38) befestigte Scheibe (37) ist eine Spiralfeder (39) angeordnet, welche das untere Ende des Bremsbackenträgers (34) in einem Abstand von der unteren Führungsplatte (33a) hält, der ausreicht, daß das untere Ende des Bremsbackenträgers (34) an einen mit einer Schraube (97b) am Gehäuse befestigten Anschlag (40) gelangt.

Auf dem oberen Ende des Bremsbackenträgers (34) ist eine Schwinge (41) mit einer Mitnehmeröffnung (42) durch einen Bolzen (44) und eine Feder (45) schwingbar gehalten. Eine Stütznase (43) unterbindet Schwingungen der Schwinge (41) in Richtung einer ersten Sprosse (51), welche einenendig in einen um eine gehäuseabgestützten Achse (49) schwenkbaren Handhebel (50) übergeht und andernendig in die Mitnehmeröffnung (42) verbringbar ist. An dem Handhebel (50) ist eine zweite Sprosse (52) mit einer endigen Nocke (53) ebenfalls um die Achse (49) schwenkbar angeordnet.

Der Handhebel (50) ist durch einen vertikalen Schlitz (59) einer außerhalb des Bremsengehäuses (57) befestigten Justierplatte (58) aus dem Bremsengehäuse herausgeführt (vergl. Fig. 1).

Oben- und untenseitig sind in an der Justierplatte (58) Muttern (61) angebracht, in welche Handhebeljustierschrauben (60) verstellbar eingeschraubt sind, so daß der Handhebel (50) variabel justierbar ist (vergl. Fig. 4).

Im Bohrkopfgehäuse sind zwei weitere Bolzen (52a, 52b) angeordnet, wovon ein Bolzen (52a) eine Zugfeder (52c) hält, welche zwischen diesem Bolzen (52a) und der zweiten Sprosse (52) gespannt ist. Der andere Bolzen (52b) dient als Anschlag für die Normalstellung des Handhebels (50). In dieser Normalstellung, welche in Fig. 4 dargestellt ist, ist das Ende der ersten Sprosse (51) in der Mitnehmeröffnung (42) der Schwinge (41) und die Nocke (53) der zweiten Sprosse (52) ist über dem Begrenzungsschalter (L1), ohne diesen zu betätigen. Durch etwas Hinunterdrücken des Handhebel (50) nach unten (vergl. Fig. 6) wird der Begrenzungsschalter (L1) durch die Nocke (53) der zweiten Sprosse (52) betätigt und so der mit dem Begrenzungsschalter (L1) gekoppelte Motor (5) gestartet. Wird der Handhebel (50) ganz gedrückt, hebt die in der Mitnehmeröffnung (42) gehaltene erste Sprosse (51) die Schwinge (41) und den hiermit verbundenen Bremsbackenträger (34) an, wodurch die Schneckenradachsen (10) gebremst werden, wodurch die Spindel (6) sinkt.

Anstelle des Handhebels (50) ist dieser Vorgang durch ein Fußpedal (56) steuerbar, wodurch die Hände des Benutzers frei sind. In Fig. 8 wird verdeutlicht, daß ein Zugseil (55), welches über Umlenkrollen (54) umgelenkt wird, zwischen der zweiten Sprosse (52) und einem Fußpedal (56), welches vorteilhaft um eine Achse (56) schwenkbar am Standfuß mit Befestigungsplatten (93) schwenkbar befestigt ist (vergl. auch Fig. 1 und Fig. 6). Durch diese Anordnung ergibt eine Betätigung des Fußpedals (56) die gleiche Wirkung wie eine Betätigung des Handhebels (50).

Vorteilhaft ist auch eine Verwendung eines Bowdenzuges anstelle der Führung des Zugseiles (55) über Umlenkrollen (54).

Fig. 12 erläutert eine elektrische Schaltung einer Steuerung für vorstehender Mechanik. Die Schaltung hat einen Umschalter (SW1), mit welchem zwischen einem Bohrmodus (B) und einem Gewindeschneidemodus (G) gewechselt werden kann. Durch einen Startschalter (SW2) ist der Gewindeschneidemodus (G) aktivierbar. Bestandteile der Schaltung sind ein die Drehrichtung des Motors steuernder erster Schütz (M1) und ein die Drehrichtung des Motors steuernder zweiter Schütz (M2), Begrenzungsschalter (L1-L5) sowie Kontakte (M1-a, M1-b; M2-a, M2-b), welche jeweils einem Schütz (M1, M2) zugeordnet sind. Diese Schaltung ist vorzugsweise im in Fig. 1 dargestellten Schaltgehäuse (68) angeordnet.

Nachfolgend wird die Handhabung der Bohr- und Gewindeschneidemaschine mit der vorstehend beschriebenen Trommelbremsmechanik erläutert.

Zunächst wird durch den Umschalter (SW1) der Bohrmodus (B) gewählt. Durch langsames Senken des Handhebels (50) wird der Begrenzungsschalter (L1) geschlossen bzw. betätigt, wodurch der Schütz (M2) aktiviert wird und der Motor (5) vorwärts dreht (vergl. Fig. 6 und Fig. 12).

Gleichzeitig steigt der Bremsbackenträger (34), so daß die Beläge (36) bremsend auf die Schneckenradnabe (18) gedrückt werden und hierdurch die Spindel (6) sinkt.

Wird der Handhebel (50) soweit heruntergedrückt, daß das Spindelführungsrohr (14) eine tiefste Stellung, wie in Fig. 7 dargestellt, hat, drückt der Kegel (25) des Einstellbolzens (24) den Aktivierungshebel (46) herunter, wodurch die Mitnehmeröffnung (42) der Schwinge (41) von der ersten Sprosse (51) abgezogen wird. Losgelöst von der ersten Sprosse (51) wird der Bremsbackenträger (34) durch die Zugkraft der untenseitigen Spiralfeder (39) heruntergezogen, wodurch die Bremsung der Schneckenradnabe (18) beendet wird. Gleichzeitig wird die Spindel (6) durch die obenseitige Zugfeder (12) in die in Fig. 4 dargestellte Ausgangsposition gezogen.

Bei Nutzung des Fußpedals (56) ist ein einfaches Bohren mehrerer Bohrlöcher gleicher Tiefe hintereinander möglich, da der Einstellbolzen (24) variabel in der Höhe verstellbar ist und somit jeweils bei einer eingestellten Bohrtiefe den Aktivierungshebel (46) mit den oben beschriebenen Folgen betätigt.

Wird durch den Umschalter (SW1) der Gewindeschneidemodus (G) gewählt, der Startschalter (SW2) betätigt und der Handhebel (50) heruntergezogen, wiederholt die Spindel (6) steigende und sinkende Bewegungen im Rahmen des durch die Begrenzungsschalter (L2, L3) vorgegebenen Hubspiels (vergl. Fig. 4 und Fig. 12).

Ist unter diesen Voraussetzungen der Handhebel (50) durch die an der Justierplatte (58) angeordneten Handhebeljustierschrauben (60) festgestellt, sinkt und steigt die Spindel (6) kontinuierlich in einer konstanten Geschwindigkeit.

In den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 10 und Fig. 11 ist alternativ zur Trommelbremse eine Magnetbremse (19, 62) an den Schneckenradachsen (10) angeordnet. An den Schneckenradachsen (10) ist jeweils endig ein Anker (19) angeordnet. Im Bohrkopfgehäuse (3) ist mit Schrauben (62a) gegenüber den Ankern (19) ein Stator (62) in einem Abstand (a) zu den Ankern (19) befestigt. Die Magnetbremse (19, 62) besteht weiterhin aus einer Feder (63), einem Einsatz (65), einem weiteren Anker (64) und einer Tellerfeder (66). Ein Fußpedal (L6) ist über ein Kabel (67) mit einer nachfolgend beschriebenen elektrischen Schaltung verbunden.

Die elektrische Schaltung der Magnetbremse ist in Fig. 13 dargestellt. Die Umschaltung der Drehrichtung des Motors (5) erfolgt entsprechend der in Fig. 12 dargestellten Schaltung.

Im Bohrmodus (B) ist durch den Umschalter (SW1) der erste Schütz (M1) aktiviert, die Spindel dreht in Uhrzeigerrichtung. Ein Varistor (VR) wird zur Angleichung des Stromes und der Spannung einer Gleichstromquelle für die Magnetbremse (MB) genutzt.

Erfindungsgemäß ist ein Pedalschalter (L6) und ein Federschalter (SW3) parallel, diese wiederum in Reihe mit einem Magnetbremsenpaar (MB) geschaltet. Dieser Stromkreis ist mit den Ausgängen (+, -) des Gleichstromreglers verbunden.

Nachfolgend wird die Handhabung der Bohr- und Gewindeschneidemaschine mit der vorstehend beschriebenen Magnetbremse erläutert.

Zunächst wird entsprechend der Darstellung in Fig. 13 durch den Umschalter (SW1) der Bohrmodus (B) gewählt, der erste Schütz (M1) aktiviert und der Motor (5) gestartet, wodurch die Spindel (6) gedreht wird. Wird der Pedalschalter (L6) gedrückt oder der Federschalter (SW3), welcher auf dem Bremsengehäuse (57) angeordnet ist, betätigt, fließt ein Gleichstrom durch die zwei Magnetbremsen (MB). Hierdurch wird die Magnetbremse (19) betätigt und die Spindel (6) sinkt. Bei Freigabe des Pedalschalters (L6) oder Betätigung des Federschalters (SW3) steigt die Spindel (6) durch die Zugfeder (12) gezogen in die Ausgangsposition.

Entsprechend der Schaltung in Fig. 13 wird bei Wahl des Gewindeschneidemodus (G) durch den Umschalter (SW1) und Drücken des Startschalters (SW2) der erste Schütz (M1) aktiviert, so daß der Motor dreht. Wird der Pedalschalter (L6) gedrückt oder der Federschalter (SW3), welcher auf dem Bremsengehäuse (57) angeordnet ist, betätigt, fließt ein Gleichstrom durch die zwei Magnetbremsen (MB). Hierdurch wird die Magnetbremse (19) betätigt. Unter diesen Voraussetzungen wiederholt die Spindel (6) steigende und sinkende Bewegungen im Rahmen des durch die Begrenzungsschalter (L2, L3) vorgegebenen Hubspiels (vergl. Fig. 10 und Fig. 13).

Die nachfolgend in Fig. 14, Fig. 15 und Fig. 16 beschriebenen Scheiben- und Bandbremsen sind in diesen Darstellungen unter Verzicht auf die aus der Schwinge (41) usw. bestehenden Bremsennachstellmechanik erläutert. Diese Bremsen sind erfindungsgemäß auch mit dieser oder einer, dem jeweiligen Bremsentyp angepaßten Nachstellmechanik verwendbar.

Fig. 14 zeigt eine Scheibenbremse mit ineinandergreifenden Zahnkörpern (69, 70), welche vorzugsweise Verwendung bei einem einzelnem Schneckenrad (9) findet. An der Schneckenradachse (10) ist eine scheibenförmige Nabe (20) mit einer Schraube (20a) befestigt. Ein erster Zahnkörper (69) ist um die Schneckenradachse (10) angeordnet und mit dem Bohrkopfgehäuse (3), die Zahnung von diesem wegweisend, verschraubt. Ein zweiter Zahnkörper (70) mit einem Handhebel (71) ist auf der Schneckenradachse (10), mit der Zahnung zum ersten Zahnkörper (69) weisend, frei angeordnet. Zwischen der Nabe (20) mit einem Belag (73) und dem zweiten Zahnkörper (70) befindet sich eine Druckfeder (72), so daß zwischen der Nabe (20) und dem zweiten Zahnkörper (70) ein Abstand (a′) verbleibt. Durch Herunterdrücken des Handhebels (71) drücken sich der erste und zweite Zahnkörper (69, 70) auseinander, der bewegliche zweite Zahnkörper (70) wird gegen den Belag (73), einen Bremseffekt bewirkend, gedrückt.

Fig. 15 zeigt eine Scheibenbremse, welche vorzugsweise Verwendung bei einem einzelnem Schneckenrad (9) findet und gegenüber der auf der Schneckenradachse (10) mit einem Belag (73) befindlichen scheibenförmigen Nabe (20), welche mit einer Schraube (20a) befestigt ist, angeordnet ist. Die Scheibenbremse besteht aus einer Bremsscheibe (74), welche durch einen Bolzen (75) an einem Hebel (76) angelenkt ist. Der Hebel (76) ist an einem gehäuseabgestütztem Träger (78) durch einen Zapfen (77) schwenkbar angelenkt. Eine zwischen dem Hebel (76) und einem ersten Anschlag (76b) gespannte Feder (76c) entspannt die Scheibenbremse, indem die Bremsscheibe (74) zum Belag (73) in einem Abstand (a′′) gehalten ist. Ein zweiter Anschlag (76a) und der erste Anschlag (76b) schränken das Hebelspiel ein. Durch Herunterdrücken des Hebels (76) wird die Bremsscheibe (74) an den Belag (73) und die Nabe (20), diese bremsend, gedrückt.

Fig. 16 zeigt eine an der Schneckenradachse (10) angeordnete Bandbremse, welche vorzugsweise Verwendung bei einem einzelnem Schneckenrad (9) findet. Auf der Schneckenradachse (10) ist eine Bandnabe (21) mit einer Schraube (92) befestigt. Um die Bandnabe (21) ist ein Stahlband (79) mit einem innenseitigen Belag (80) angeordnet. Das Stahlband (79) ist einenendig an einem gehäuseabgestütztem Bolzen (81) und andernendig mit einem Bolzen (84) an einem Hebel (82) angelenkt. Der Hebel (82) ist um einen Zapfen (84) schwenkbar, wobei die Schwenkamplitude durch einen ersten und einen zweiten Anschlag (82a, 82b) eingeschränkt wird. Zwischen dem zweiten Anschlag (82b) und dem Hebel (82) ist eine Feder (82c) gespannt, welche die Bremse entspannt. Durch Herunterdrücken des Hebels (82) wird das Stahlband (79) eng um die Bandnabe (21) geschlungen, wodurch eine Bremsung bewirkt wird.

Fig. 2 und Fig. 3 verdeutlichen die Wirkungsweise des Spindelantriebs. Das Abtriebsrad (11) mit der eingesetzten Spindel (6) wird durch den Motor (5) angetrieben. Die Spindel (6), in welche ein Rechtsgewinde geformt ist, bekommt ab einer bestimmten Drehgeschwindigkeit eine Drehenergie, welche sie auf die Schneckenradnabe (18) überträgt, und zwar über das Schneckengewinde (8), das Schneckenrad (9) und die Achse (10).

Wird beispielsweise, wie in Fig. 17A skizziert, die Spindel (6) angehalten, während die Schneckenradnabe (18) in der mit einem Pfeil angedeuteten Richtung gegen die Uhrzeigerrichtung dreht, geht die Spindel (6) abwärts.

Andererseits, wie in Fig. 17B skizziert, geht die in Pfeilrichtung drehende Spindel (6) bei gebremster Schneckenradnabe (18) drehend abwärts.

Bei ungebremster Schneckenradnabe (18), wie in Fig. 17c skizziert und sich in Pfeilrichtung drehender Spindel (6) dreht sich die Schneckenradnabe (18) in Uhrzeigerrichtung, wobei die Spindeldrehgeschwindigkeit und die Schneckenradnabendrehgeschwindigkeit miteinander korrespondieren.

Würde die Schneckenradnabe (18) aus dem in Fig. 17C dargestelltem Freilauf langsam gebremst, ähnlich dem Status in Fig. 17A, ergäbe sich eine Drehung der Schneckenradnabe (18) im Vergleich zur Spindeldrehung gegen die Uhrzeigerrichtung entsprechend der Bremsung, wodurch eine Abwärtsbewegung der Spindel (6) bewirkt wird. Bei einem langsamen, kontinuierlichem Bremsen erfolgt die Abwärtsbewegung der Spindel (6) entsprechend langsam. Bei abrupter Bremsung erfolgt eine abrupte Abwärtsbewegung.

Nachfolgend wird die Steuerung der Abwärtsbewegung der Spindel (6) anhand eines Rechenbeispieles erläutert:
Bei einem Geschwindigkeitsreduktionsverhältnis zwischen dem Schneckenrad (9) und dem Schneckengewinde (8) der Spindel (6) von 30 : 1 und einer Neigung des Schneckengewindes (8) von 5 mm pro Windung ergeben 30 Schneckendrehungen eine Schneckenraddrehung, weil es 30 Zähne hat. Bei einer Bremsung, welche eine Drehung von nur 29 Zähnen des Schneckenrades verursacht (29/30 Drehungen), wird die Drehung, welche zu einem Zahn korrespondiert (1/30 Drehung) umgewandelt und die Spindel (6) sinkt um 5 mm.

Entsprechend sinkt die Spindel (6) bei einer Bremsung, welche nur eine Drehung von 28 Zähnen des Schneckenrades (9) erlaubt, um 10 mm pro Umdrehung. Unter diesen genannten Voraussetzungen ergäbe sich bei einer Drehgeschwindigkeit der Spindel (6) von 300 Umdrehungen pro Minute eine Sinkgeschwindigkeit von 100 mm pro Minute.

Hieraus folgt, daß die Sinkgeschwindigkeit der Spindel (6) mit der Bremsstärke korrespondiert. Die Bremskraft ist durch eine Vergrößerung der Kontaktfläche der Beläge (36, 65, 73, 80) steigerbar.

Bei Lösen der Bremse wird die Spindel (6) von der in Fig. 2 sichtbaren Zugfeder (12) in die Ausgangsposition gezogen.

Die vorstehend beschriebene Bohr- und Gewindeschneidemaschine mit den unterschiedlichen Ausführungen der Schneckenradbremsen weist nachfolgend beschriebene Vorteile auf:
Zunächst wird auf die Vorteile der Erfindung beim Bohren eingegangen.

Beim Bohren eines Loches mit großem Durchmesser muß bei einer konventionellen Bohr- und Gewindeschneidemaschine viel Kraft aufgewendet werden, wobei oftmals der Handhebel mit den Händen und zusätzlich mit dem Ellenbogen heruntergedrückt wird. Erfindungsgemäß genügt bei der offenbarten Bohr- und Gewindeschneidemaschine die Betätigung des Handhebels oder der entsprechenden Schalter mit beispielsweise nur einem Finger, um die gleiche Kraftwirkung zu entfalten.

Zudem ist ein Bohren mehrerer Bohrlöcher gleicher Tiefe durch ein Einstellen des Einstellbolzens möglich.

Beim Bohren eines tiefen Bohrloches entfällt im Vergleich zu den bekannten Bohr- und Gewindeschneidemaschinen der lange Hebelweg des Handhebels. Der Bohrvorgang ist einfach durch die Betätigung des Handhebels oder des Fußhebels steuerbar. Bei Steuerung der Bohrung durch den Fußhebel sind überdies beide Hände des Benutzers frei, so daß dieser beispielsweise das Werkstück halten, Bohrspäne entfernen oder Kühlflüssigkeit zuführen kann.

Stößt das Bohrwerkzeug während des Bohrens auf einen undurchdringlichen Widerstand im Werkstück, wird die Bremse gelöst, so daß die Spindel nicht weitersinkt, sondern auf eine eingestellte Höhe steigt. Hierdurch wird das Bohrwerkzeug vor verfrühten Verschleiß bewahrt.

Die Sink- bzw. Steiggeschwindigkeit der Spindel ist durch Einstellen des Handhebelanpressdruckes oder des Varistors einfach kontrollierbar, so daß keine weiteren Kontrollvorrichtungen für hochdrehende Bohrungen notwendig sind.

Die erfindungsgemäße Bohr- und Gewindeschneidemaschine weist auch im Gewindeschneidemodus erhebliche Vorteile gegenüber konventionelle Gewindeschneidemaschinen auf.

Bei einer konventionellen Gewindeschneidemaschine wird das Werkzeug langsam dem Werkstück zugeführt, wodurch automatische Wiederholungen des Gewindesschneidevorganges nur mit einer Zusatzvorrichtung mit großen Toleranzen möglich sind.

Die hier offenbarte Bohr- und Gewindeschneidemaschine hat erfindungsgemäß eine einstellbare Steig- und Sinkgeschwindigkeit, wodurch eine genaue Maßtoleranz beim Gewindeschneiden erreicht wird.

Weiterhin ist durch die elektrische Schaltung ein automatisches, sich wiederholendes Steigen und Sinken der Spindel steuerbar, wodurch einfach automatische Gewindeschneideoperationen möglich sind.

Der erfindungsgemäße Spindelantrieb ist auch für andere Präzisonsmaschinen, so für Bohrmaschinen und Drehbänke, verwendbar.

Vom Erfindungsgedanken ist auch eine Verwendung einer einzelnen Achse anstelle der Schneckenradachse, welche das in das Schneckengewinde greifende Schneckenrad trägt, erfaßt.

Claims (16)

1. Vorrichtung zur Vorschubsteuerung für eine Bohr- und/oder Gewindeschneidemaschine, mit

• - einem in einem Bohrkopfgehäuse (3) vertikal bewegbar angeordnetem Spindelführungsrohr (14),
• - einer in dem Spindelführungsrohr (14) koaxial einge­ setzten motorisch antreibbaren Spindel (6), welche ein der Länge nach umlaufendes Schneckengewinde (8) aufweist,
• - zwei in das Schneckengewinde (8) eingreifende Schnecken­ räder (9), dadurch gekennzeichnet, daß die Schneckenräder (9) über eine einstellbare Bremsvorrichtung direkt und/oder indirekt variabel bremsbar sind, wobei die Spindelvorschub­ geschwindigkeit von der jeweils eingestellten Bremswirkung abhängt, und daß ein mit der Spindel (6) vertikal beweg­ barer, in der Höhe verstellbarer Einstellbolzen (24) für die Bohrtiefeneinstellung vorgesehen ist, welcher nach Erreichen der eingestellten Bohrtiefe automatisch einen Aktivierungs­ hebel (46) zum Lösen der Bremsvorrichtung für die Schnecken­ räder (9) betätigt, wobei die Spindel (6) über ein Rück­ stellorgan (12) in ihre Ausgangsstellung zurückverfahrbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneckenradachsen (10) durch eine Trommelbremse (18, 36) bremsbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommelbremse (18, 36) aus jeweils einer an der Schneckenradachse (10) bohrkopfgehäuseaußenseitig, in einem Bremsgehäuse (57) angeordneten Schneckenradnabe (18) und je einer C-förmigen Bremsbacke (35) mit einem Belag (36) besteht, wobei die Bremsbacken (35) über einen vertikalen beweglichen Bremsbackenträger (34) mit einer Schwinge (41), die eine Mitnehmeröffnung (42), welche eine erste Sprosse (51) eines Handhebels (50) aufnimmt, hat, verbunden und an die Schneckenradnaben (18) anpressbar sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremsbackenträger (34), durch zwei am Bohrkopfgehäuse (3) außenseitig befestigte Führungsplatten (33, 33a) geführt, vertikal beweglich gehalten ist, wobei der Bremsbackenträger (34) untenseitig eine von einem Bolzen (38) gehaltene Scheibe (37) aufweist und zwischen der Scheibe (37) und der unteren Führungsplatte (33a) eine Spiralfeder (39) angeordnet ist, so daß der Bremsbackenträger (34) an einen unter dem Bremsbackenträger (34) angeordneten, gehäuseabgestützen Anschlag (40) gezogen ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwinge (41) mit dem Bremsbackenträger (34) durch einen Bolzen (44) und eine Feder (45) schwingbar verbunden ist, wobei die Schwinge (41) sprossenseitig durch eine Stütznase (43) abgestützt ist und daß der untenseitige Kegel (25) des Einstellbolzen (24) über einem mit einem Bolzen (47) und einer Feder (48) federnd gehaltenem Aktivierungshebel (46) angeordnet ist, wobei vertikale Bewegungen des Spindelführungsrohres (14) und des mit dem Spindelführungsrohr (14) verbundenen Kegels (25) durch den Aktivierungshebel (46) übertragen, ein Schwingen der Schwinge (41) bewirken.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Bremsgehäuse (57) außenseitig eine Justierplatte (58) mit einem vertikalen Schlitz (59), durch welchen der Handhebel (50) geführt ist, und einer obenseitigen und einer untenseitigen Handhebeljustierschraube (60) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Handhebel (50) bremsgehäuseinnenseitig um eine Achse (49) schwenkbar ist und die erste Sprosse (51), welche in die Mitnehmeröffnung (42) der Schwinge (41) ragt, und eine zweite Sprosse (52) mit einer endigen Nocke (53), welche durch eine am Bremsgehäuse (57) angelenkten Zugfeder (52c) gehalten ist, hat.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fußpedal (56) durch ein über Umlenkrollen (54) umgelenktes Zugseil (55) mit der zweiten Sprosse (52) verbunden ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Begrenzungsschalter (L1) durch die Nocke (53) der zweiten Sprosse (52) in einer Bremsstellung betätigt wird.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen (10) durch Magnetbremsen (MB) bremsbar sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Schaltgehäuse (68) eine Gleichstromschaltung mit einem Varistor (VR) angeordnet ist, mit deren Ausgang (+, -) ein Pedalschalter (L6) und ein Federschalter (SW3), zueinander parallel geschaltet, sowie ein Paar Magnetbremsen (MB), welche zum Pedalschalter (L6) und dem Federschalter (SW3) in Reihe geschaltet sind, verbunden sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder beide Achsen (10) durch eine Scheibenbremse (20) oder eine Bandbremse (21) bremsbar ist/sind.

13. Vorrichtung zur Vorschubsteuerung für eine Bohr- und/oder Gewindeschneidemaschine, mit

• - einem in einem Bohrkopfgehäuse (3) vertikal bewegbar angeordneten Spindelführungsrohr (14)
• - einer in dem Spindelführungsrohr (14) koaxial eingesetzten motorisch antreibbaren Spindel (6), welche ein der Länge nach umlaufendes Schneckengewinde (8) aufweist,
• - zwei in das Schneckengewinde (8) eingreifenden Schneckenrädern (9),

dadurch gekennzeichnet, daß ein mit der Spindel (6) vertikal bewegbarer, in der Höhe verstellbarer Einstellbolzen (24) für die Bohrtiefeneinstellung vorgesehen ist, welcher nach Erreichen der eingestellten Bohrtiefe automatisch einen Aktivierungshebel (46) zum Lösen der Bremsvorrichtung für die Schneckenräder (9) betätigt, wobei die Spindel (6) über ein Rückstellorgan (12) in ihre Ausgangsstellung zurückverfahrbar ist, und daß das Schneckengewinde (8) an der Spindel (6) in verlängerter Form in Längsrichtung angeformt ist;
horizontale Achsen (10) durch zwei vertikale Längsschlitze (15) geführt sind, wobei die Längsschlitze (15) symmetrisch und gegenüberliegend im genannten vertikal beweglichen Spindelführungsrohr (14) ausgespart sind;
an den Achsen (10) angeordnete Schneckenräder (9) durch die Längsschlitze (15) in das genannte Schneckengewinde (8) greifen;
der Spindelantrieb einen vertikal beweglichen Bremsbackenträger (34) mit Bremsbacken (35) hat und die Bremsbacken (35) mit Belägen (36) belegt sind;
und eine Nabe (18) koaxial an den Achsen (10), an welche die Beläge (36), einen Bremseffekt bewirkend, anpreßbar sind, angeordnet ist, wodurch eine Trommelbremse gebildet ist;
und der Bremsbackenträger (34) eine Schwinge (41) mit einer Mitnehmeröffnung (42) hat, wobei die Mitnehmeröffnung (42) eine Sprosse (51) eines Handhebels (50) aufnimmt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß
der Bremsbackenträger (34) mit den Bremsbacken (35) einschließlich deren Beläge (36) verbunden ist;
Führungsplatten (33, 33a) für die vertikale Führung des Bremsbackenträgers (34) seitlich am Bohrkopfgehäuse (3) angeschraubt sind;
eine Spiralfeder (39) zum Ziehen des Bremsbackenträgers (34) abwärts an einen Anschlag (40) am unteren Abschnitt des Bremsbackenträgers (34) und unter genannter Führungsplatte (33a), durch eine Scheibe (37) und einen Bolzen (38) gehalten, angeordnet ist;
ein Aktivierungshebel (46) an einem vorstehendem Bolzen (47) befestigt ist und durch eine Feder (48) elastisch gehalten ist sowie genannte jeder ebenfalls durch einen vorstehenden Bolzen (48a) gehalten ist
die Aktivierungsstange (46) durch den Konus (25) gedrückt wird, um eine Schwingung der Schwinge (41) zu aktivieren;
die Schwinge (41) eine Stütznase (43) hat;
eine Feder (45) mit einem Bolzen (44) befestigt ist und am oberen Abschnitt des Bremsbackenträgers (34) angeordnet ist;
eine Justierplatte (58) an einem Bremsgehäuse (57) angeordnet ist und die Justierplatte (58) mittig einen vertikalen Schlitz (59) hat;
lange Handhebeljustierschrauben (60) im oberen und unteren Teil der Justierplatte (58) eingedreht sind, um den Handhebel (50) in einer gewählten Position zu justieren;
eine Feder (52c), eine Sprosse (51) und eine andere Sprosse (52), welche eine Nocke (53) hat, den Handhebel (50) ergänzt;
das andere Ende der Sprosse (51) in die Mitnehmeröffnung (42) der Schwinge (41) gesteckt ist;
ein Fußpedal (56) mit der Sprosse (52) mit einem Zugseil (55), über Umlenkrollen (54), verbunden ist; und
ein Begrenzungsschalter (L1) in einer Bremsstellung von genannter Nocke (53) betätigt wird.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Schaltgehäuse (68) eine Gleichstromschaltung mit Varistor (VR) angeordnet ist, mit deren Ausgang (+, -) ein Pedalschalter (L6) und ein Federschalter (SW3), zueinander parallel geschaltet, sowie ein Paar Magnetbremsen (MB), welche zum Pedalschalter (L6) und dem Federschalter (SW3) in Reihe geschaltet sind, verbunden sind.