DE602005002412T2

DE602005002412T2 - Werkzeugmaschine mit mechanischem Vorschub welche ein Ausräumen der Späne ermöglicht

Info

Publication number: DE602005002412T2
Application number: DE602005002412T
Authority: DE
Inventors: Jean Oehninger; Jacques Jaillon
Original assignee: Cooper Power Tools SAS
Current assignee: Apex Tool Group SAS
Priority date: 2004-07-23
Filing date: 2005-06-07
Publication date: 2008-06-12
Anticipated expiration: 2025-06-08
Also published as: ES2293500T3; US20060018724A1; JP2006035417A; EP1618978A1; JP4883948B2; EP1618978B1; US7806637B2; FR2873315A1; US20090022555A1; DE602005002412D1; FR2873315B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine der Bauart, die aufweist:

– ein Gehäuse,
– eine sich entlang einer Achse erstreckende Werkzeughalterspindel,
– einen Antriebsmechanismus der Werkzeughalterspindel, wobei der Mechanismus aufweist: • ein erstes Mittel zum drehenden Antrieb der Spindel um ihre Achse relativ zu dem Gehäuse, • ein zweites Mittel zum Translationsantrieb der Spindel entlang ihrer Achse relativ zu dem Gehäuse, wobei das zweite Translationsantriebsmittel auf einen Gewindeabschnitt der Spindel geschraubt ist, so dass sich die Spindel entlang der Achse in Abhängigkeit von der relativen Drehgeschwindigkeit der Antriebsmittel vor- oder zurückbewegt.

Die Erfindung findet zum Beispiel Anwendung bei pneumatischen Bohrmaschinen, die im Flugzeugbau verwendet werden.
Eine Maschine des vorgenannten Typs ist zum Beispiel aus der DE 19 58 412 oder aus der US 5 351 797 bekannt. Der Antriebsmechanismus solch einer Maschine wird als " mit maschinellem Vorschub" oder im Englischen als "positive feed drill" bezeichnet.
Ein einzelner Motor stellt somit mittels des Antriebsmechanismus den drehbaren Antrieb der Spindel um ihre Achse und gleichzeitig ihre Bewegung nach vorne oder zurück mittels Translation entlang ihrer Achse sicher.
Da der Translationsantrieb und der Drehantrieb der Spindel mechanisch gekuppelt sind, ist die Vorwärtsbewegung der Spindel pro Drehung konstant. Somit haben die Änderungen der Geschwindigkeit des Motors keine Auswirkung auf die Vorwärtsbewegungsgeschwindigkeit pro Umdrehung. Die Dicke der gebildeten Späne bleibt somit konstant und begünstigt die Oberflächenqualität und die Präzision der von solch einer Maschine gebohrten Bohrlöcher.
Wenn eine solche Maschine sich auch als im Allgemeinen zufriedenstellend erweist, so kann sich ihre Verwendung zum Bohren von tiefen Bohrlöchern oder in für schwierig gehaltene Materialien, wie zum Beispiel Verbundwerkstoffe als schwierig erweisen.
Beim Bohren eines tiefen Bohrlochs zum Beispiel sammeln sich nämlich die Späne in den Bohrer-Spannuten, die von der Spindel getragen werden, bis sie ein Verkeilen des Motors der Maschine verursachen. Es ist also erforderlich, mehrere Male vorzugehen oder neue Bohrzyklen für das gleiche zu bohrende Loch zu beginnen.
Die Bohrqualität kann im Fall einer schlechten Neupositionierung des Bohrers relativ zum angefangenen Bohrloch ebenfalls verschlechtert werden. Der Druck der Späne im Inneren des Bohrlochs verursacht ferner die Beschädigung seiner Oberfläche.
Um die in den Spannuten des Bohrers angesammelten Späne zu beseitigen, kann es vorgesehen sein, die Spindel zurückzuziehen, während sie gleichzeitig weiter um ihre Achse drehend angetrieben wird. Solch eine Bewegung entspricht in der Tat der Zurückbewegung, die im Allgemeinen von dem maschinellen Vorschubmechanismus verursacht wird.
Durch solch ein Zurückziehen wäre jedoch eine Unterbrechung des laufenden Bohrzyklus erforderlich, so dass ein neuer Bohrzyklus von Anfang an begonnen werden müsste.
Die Dauer des so durchgeführten Reinigungsvorgangs wäre extrem lang und würde zu inakzeptablen Bohrzeiten führen.
DE 37 42 725 und DE 19 58 412 beschreiben eine Werkzeugmaschine, die ein schnelles Zurückziehen der Spindel während eines Bearbeitungsvorgangs erlaubt. Das Zurückziehen der Spindel wird mittels eines komplizierten Systems sichergestellt.
Ein Ziel der Erfindung ist es, dieses Problem zu lösen und gleichzeitig eine Maschine der vorgenannten Bauart bereitzustellen, die einfach ist und ein Bohren von tiefen Bohrlöchern oder das Bohren in als schwierig angesehene Materialien in kürzerer Zeit erlaubt.
Ziel der Erfindung ist aus diesem Grund eine Maschine gemäß Anspruch 1.
Gemäß besonderen Ausführungsformen kann die Maschine ein oder mehrere Merkmale der abhängigen Ansprüche aufweisen.
Das Verständnis der Erfindung wird durch das Lesen der folgenden Beschreibung erleichtert, wobei diese lediglich als Beispiel und unter Bezugnahme auf die angehängten Figuren dargestellt ist.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung im Seitenschnitt einer Maschine gemäß der Erfindung,
2 eine vergrößerte schematische Darstellung des Teiles II der 1, der insbesondere die Verlagerungsmittel des zweiten Antriebsmittels der Spindel der Maschine der 1 darstellt,
3 eine schematische Darstellung, die einen Teil des pneumatischen Kreislaufs der Maschine der 1 darstellt,
4 eine Ansicht analog zu 1, die eine Ausführung der Maschine der 1 darstellt,
5 eine Ansicht analog zu der 1, die eine Ausführung der Maschine der 1 zeigt, und
6 und 7 vergrößerte schematische Darstellungen der Teile VI und VII der Maschine der 5.
Im gesamten folgenden Text verstehen sich die Begriffe "rechts", "links", "vertikal", "horizontal", "unterer", "oberer", "hoch" und "niedrig" in Bezug auf die Position der Maschine in den Figuren.
1 ist eine schematische Darstellung einer tragbaren Bohrmaschine, die hauptsächlich aufweist:

– ein Gehäuse 3,
– eine Werkzeughalterspindel 5, die sich entlang einer vertikalen Achse A erstreckt,
– einen Motor 7, der zum Beispiel pneumatisch ist, und
– einen Mechanismus 9 zum Antreiben der Spindel, der den Motor 7 und die Spindel 5 mechanisch verbindet.

Die Spindel 5 ist in dem Gehäuse 3 beweglich, um ihre Achse A drehbar und translatorisch entlang dieser Achse A aufgenommen.
Üblicherweise kann ein Bohrer lösbar am unteren Ende 11 der Spindel 5 montiert sein. Die Abtriebswelle 13 des Motors 7 trägt ein erstes konisches Ritzel 15, das mit einem zweiten konischen Ritzel 17 in Eingriff steht, welches zu dem Antriebsmechanismus 9 gehört. In dem dargestellten Beispiel ist der Motor 7 im Wesentlichen im rechten Winkel zu der Spindel 5 angeordnet. Er könnte jedoch im Wesentlichen parallel zu der Spindel angeordnet sein, wie es zum Beispiel im Dokument FR 2 829 952 dargestellt ist.
Wie in 1 und in 2 dargestellt, weist der Antriebsmechanismus 9 neben dem zweiten konischen Ritzel 17 die folgenden Elemente auf, um einen als "mit maschinellem Vorschub" oder "positive feed drill" bezeichneten Mechanismus zu bilden:

– ein erstes Ritzel/Klaue 19, welches mit dem zweiten konischen Ritzel 17 in Eingriff steht,
– ein erstes Ritzel 21, das mit dem ersten Ritzel/Klaue 19 in Eingriff steht,
– ein zweites Ritzel 25, das das erste Ritzel 21 überragt, und
– eine fixierte Klaue 27, die das zweite Ritzel/Klaue 23 überragt und die zum Beispiel einstückig mit dem Gehäuse 3 ist.

Das erste Ritzel 21 ist auf die Spindel 5 aufgesteckt und ist mit letzterer einstückig drehbar. Die Spindel 5 ist relativ zu dem Ritzel 21 entlang der Achse A translatorisch beweglich. Diese Verbindung zwischen der Spindel 5 und dem ersten Ritzel 21 wird zum Beispiel aufgrund von Rillen erreicht.
Üblicherweise wird das zweite Ritzel/Klaue 23 von einem Schieber 29 getragen, um zwischen einer gesenkten Position, in welcher das zweite Ritzel/Klaue 23 mit der ersten Ritze/Klaue 19 kuppelt und somit mit letzterem einstückig drehbar ist, und einer erhöhten Position, in welcher das zweite Ritzel/Klaue 23 mit der fixierten Klaue 27 kuppelt und somit im Verhältnis zum Gehäuse 3 drehbar fest ist, beweglich zu sein.
In 1 wurde das zweite Ritzel/Klaue 23 in einer zwischenliegenden Position zwischen seinen beiden äußersten Positionen dargestellt.
Üblicherweise ist die Anzahl der Zähne der Ritzel/Klauen 19 und 23 und der Ritzel 21 und 25 angepasst, damit, wenn die beiden Ritzel/Klauen 19 und 23 gekuppelt sind, das Ritzel 25 sich mit einer Geschwindigkeit dreht, die geringfügig höher ist als die des Ritzels 21, um die Spindel translatorisch in Richtung nach unten in einer Vorwärtsbewegung anzutreiben, wie es im Folgenden beschrieben wird.
Im Gegensatz zu den herkömmlichen maschinellen Vorschubsmechanismen ist das zweite Ritzel 25 relativ zu der Spindel 5 frei drehbar und somit nicht auf einen Gewindeabschnitt derselben geschraubt.
Das zweite Ritzel 25 ist in Richtung nach oben durch eine drehbare Klaue 33 verlängert, die zum Beispiel mit dem zweiten Ritzel 25 aus einem Stück ist. Als eine Variante kann die Klaue 33 an letzterer befestigt sein.
Die Klaue 33 ist somit einstückig drehbar mit dem zweiten Ritzel 25 und kann sich relativ zu der Spindel 5 um ihre Achse A drehen.
Der Antriebsmechanismus 9 weist, wie genauer in 2 zu sehen ist, einen Anschlag/Klaue 35, der die Klaue 33 überragt, und Mittel 37 zur Verlagerung des Anschlags/Klaue 35 relativ zum Gehäuse 3 auf.
Der Anschlag/Klaue 35 ist auf einen Gewindeabschnitt 39 der Spindel 5 geschraubt. Die Verlagerungsmittel 37 weisen einen pneumatischen Zylinder 40 auf, dessen Schaft 41 seitlich von einer Gabel 43 verlängert ist, die den Anschlag/Klaue 35 mittels eines Lagers 44 aufnimmt. Der Anschlag/Klaue 35 kann sich somit frei in der Gabel 43 um die Längsachse A der Spindel 5 drehen und ist mit der Gabel 43 translatorisch entlang dieser Achse einstückig.
Der Anschlag/Klaue 35 ist relativ zu dem Gehäuse 3 entlang der Achse A translatorisch beweglich, unter der Aktion des Zylinders 40 zwischen:

– einer gesenkten Position (1 und 2) oder einer Position vorne, wenn man die Vorwärtsrichtung der Spindel 5 betrachtet, wobei in dieser Position der Anschlag/Klaue 35 und die Klaue 33 gekuppelt sind, und
– einer erhöhten Position (nicht in den Figuren dargestellt) oder einer Position hinten, wenn man die Vorwärtsrichtung der Spindel 5 betrachtet, wobei in dieser Position der Anschlag/Klaue 35 und die Klaue 33 voneinander gelöst sind.

In der Position vorne ist der Anschlag/Klaue 35 einstückig drehbar mit der Klaue 33 und somit mit dem zweiten Ritzel 35.
Wenn das zweite Ritzel/Klaue 23 in gesenkter Position ist und wenn der Motor 7 mit Druckluft versorgt wird, dann dreht sich der Anschlag/Klaue 35 mit einer Geschwindigkeit um die Achse A, die geringfügig höher ist als die des ersten Ritzels 21. Der Antriebsmechanismus sichert somit:

– den drehenden Antrieb der Spindel 5 über das Ritzel/Klaue 19 und das erste Ritzel 21 und gleichzeitig
– die Vorwärtsbewegung der Spindel 5, das heißt ihre translatorische Verlagerung in Richtung nach unten entlang der Achse A, wobei diese Bewegung nach vorne aufgrund der schraubenförmigen Verbindung zwischen der Spindel 5 und dem Anschlag/Klaue 35 und aufgrund des Drehgeschwindigkeitsunterschiedes zwischen dem Anschlag/Klaue 35 und dem Ritzel 21 und somit der Spindel 5 stattfindet.

In dem Fall, dass der drehende Antrieb der Spindel 5 im Uhrzeigersinn erfolgt, ist die Steigung der schraubenförmigen Verbindung zwischen der Spindel 5 und dem Anschlag/Klaue 35 links, um die vorgeschriebene Bewegung nach vorne sicherzustellen.
Die erste Antriebsart ermöglicht das Bohren eines Bohrlochs in ein Werkstück aufgrund eines Bohrers, der von der Spindel 5 gehalten wird.
Da der Anschlag/Klaue 35 weiter in seiner Position vorne ist, wenn das zweite Ritzel/Klaue 23 in seine gesenkte Position geht, stellt der Antriebsmechanismus 9 somit folgendes sicher:

– den drehenden Antrieb der Spindel 5 über das erste Ritzel/Klaue 19 und das erste Ritzel 21, und gleichzeitig
– die Bewegung zurück der Spindel 5, das heißt ihre translatorische Verlagerung nach oben entlang der Achse A, wobei das zweite Ritzel/Klaue 23, das zweite Ritzel 25, die Klaue 33 und das Ritzel/Klaue 35 dann fixiert sind, wobei die Drehung der Spindel 5 um ihre Achse A die Bewegung zurück aufgrund der schraubenförmigen Verbindung zwischen dem Anschlag/Klaue 35 und der Spindel 5 sicherstellt.

Diese zweite Antriebsart erlaubt das Zurückbewegen der Spindel 5 am Ende des Bohrens des Bohrlochs.
Die Mittel 37 zum Verlagern erlauben ferner das Sicherstellen der Reinigungsvorgänge bei einem Bohrzyklus. Aus diesem Grund und vorausgesetzt, dass die Spindel 5 gemäß einer ersten Antriebsform angetrieben wird, wird der Zylinder 40 gesteuert, damit er den Anschlag/Klaue 35 in Richtung zu seiner Position hinten verlagert.
Aufgrund der schraubenförmigen Verbindung zwischen dem Anschlag/Klaue 35 und der Spindel 5 begleitet die Spindel 5 den Anschlag/Klaue 35 translatorisch entlang der Achse A. Diese Bewegung setzt sich fort, bis der hintere Anschlag 53, der unter dem Ritzel 21 auf der Spindel 5 fixiert ist, auf letzterem zur Anlage kommt, wie es in 1 und in 2 dargestellt ist. Die Spindel ist dann hinten und der Bohrer ist aus dem gerade gebohrten Bohrloch vollständig herausgeholt. Somit ist überhaupt keine Regulierung des Reinigungsablaufs erforderlich.
Der Anschlag/Klaue 35 ist somit von der Klaue 33 gelöst. Der Anschlag/Klaue 35 wird somit von der Spindel 5 aufgrund der Reibungen zwischen dem Gewindegang des Anschlags/Klaue 35 und dem Gewindeabschnitt 39 der Spindel 5 drehend angetrieben. Das Lager 44 ermöglicht ein Einschränken der Reibungen zwischen der Gabel 43 und dem Anschlag/Klaue 35, um das Drehen des Anschlags/Klaue 35 mit der Spindel 5 um die Achse A zu erlauben.
Während dieses Reinigungsvorgangs wird die Spindel 5 weiterhin drehbar um ihre Achse A mittels des ersten Ritzels/Klaue 19 und des ersten Ritzels 21 angetrieben.
Die zuvor beim Bohren erzeugten Späne werden somit beseitigt.
Um das Bohren wieder aufzunehmen, führen die Verlagerungsmittel 37 den Anschlag/Klaue 35 in seine Position vorne zurück.
Da es während des Reinigungsvorgangs keine relative Drehung zwischen dem Anschlag/Klaue 35 und der Spindel 5 gab, nehmen die Spindel 5 und somit auch der Bohrer, den diese trägt, wieder die Position ein, die sie vor dem Reinigen hatten, und der Bohrvorgang kann wieder aufgenommen werden.
Es wird angemerkt, dass wenn Reibungen die Rotation des Anschlags/Klaue 35 relativ zu der Gabel 43 während des Reinigungsvorgangs bremsen würden, diese sich beim erneuten Aufnehmen des Bohrvorgangs in keiner Weise ungünstig auswirken würden, da sich der Anschlag/Klaue 35 höchstens leicht auf die Spindel 5 schrauben würde, die somit bei der Wiederaufnahme des Bohrens lediglich eine leichte Verzögerung auf ihrer Ursprungsposition aufweisen würde.
Somit bestünde nicht die Gefahr, dass die Spitze des von der Spindel 5 getragenen Bohrers bei ihrer Rückkehr auf den Boden der gerade gebohrten Bohrung stößt.
Es wird angemerkt, dass der Vorgang der Reinigung der Spindel 5 von der Tiefe des bereits gebohrten Bohrlochs abhängt.
Der Zylinder 40 tendiert nämlich dazu, die Spindel 5 auf der Gesamtheit des Weges seines Schaftes 41 anzutreiben, die Zurückbewegung der Spindel 5 ist jedoch durch die Stütze des Anschlags 53 auf das Ritzel 21 begrenzt.
Die Verlagerungsmittel 37 ermöglichen ein Ausführen des Reinigungsvorgangs in einer relativ kürzeren Zeit, da das Zurückbewegen der Spindel 5 nicht durch die schraubenförmige Verbindung zwischen dem Anschlag/Klaue 35 und der Spindel 5 sichergestellt wird, was eine sehr bedeutende Zurückbewegungszeit und dann eine spätere Vorwärtsbewegungszeit der Spindel 5 induzieren würde, sondern durch eine axiale Verlagerung des Anschlags/Klaue 35 relativ zu dem Gehäuse.
Außerdem wird der Bohrvorgang beinahe sofort wieder aufgenommen. Somit erlaubt die Maschine 1 das Durchführen von Bohrvorgängen in kürzeren Zeiten, selbst beim Bohren von Bohrlöchern mit großer Tiefe oder in Materialien, die als schwierig angesehen werden. Des Weiteren weisen die erzeugten Bohrlöcher eine gute Qualität auf, insbesondere aufgrund dessen, dass die Maschine 1 es ermöglicht, von den Vorteilen der Mechanismen des maschinellen Vorschubs zu profitieren.
Der Antriebsmechanismus 9 weist nämlich auf: ein erstes drehbares Antriebsmittel der Spindel 5, das aus dem Ritzel 21 gebildet ist, und ein zweites Translationsantriebsmittel der Spindel 5, das aus dem Anschlag/Klaue 35 gebildet ist, wobei die Vorwärtsbewegung oder die Zurückbewegung der Spindel entlang der Achse A in Abhängigkeit von der relativen Drehgeschwindigkeit dieser beiden Antriebsmittel sichergestellt wird.
Es wird angemerkt, dass die Wirkung der Verlagerungsmittel 37 auf dem Anschlag/Klaue 35 zum Sicherstellen des Reinigungsvorgangs ermöglicht, dass die Maschine 1 eine einfache Struktur beibehält.
Die Verknüpfung der ersten Antriebsform, das heißt des drehenden Antriebs und gleichzeitig der Vorwärtsbewegung der Spindel 5, und der zweiten Antriebsform, das heißt des drehenden Antriebs und gleichzeitig der Zurückbewegung der Spindel 5 und dann das Anhalten der Versorgung des Motors 7 können auf die übliche Weise gesteuert werden, zum Beispiel automatisch mittels des pneumatischen Versorgungskreislaufs des Motors 7 nach der Betätigung des Anschaltknopfes der Maschine 1.
Gleichermaßen kann das Durchführen des Reinigungsvorgangs während eines Bohrzyklus automatisch gesteuert werden, zum Beispiel zeitlich regelmäßig.
3 stellt schematisch einen Teil 59 des pneumatischen Kreislaufs der Maschine 1 dar, der es ermöglicht, solch eine Funktion sicherzustellen. In dieser Figur bezeichnet das Bezugszeichen 61 die Druckluftquelle, die den Motor 7 speist, und das Bezugszeichen 63 bezeichnet ein Vier-Wege-Zwei-Positionen-Ventil, das durch den Anschaltknopf der Maschine 1 gesteuert wird, um die pneumatische Versorgung des Motors 7 zu bewirken.
Der Teil 59 des pneumatischen Kreislaufs weist auch einen pneumatischen Impulsgenerator 65 und einen Fünf-Wege-Zwei-Positionen-Verteiler 67 auf.
Der Impulsgenerator 65 ist durch eine Versorgungsleitung 68 stromabwärts von dem Ventil 63 angeschlossen.
Er ist ebenfalls stromabwärts des Ventils 63 durch eine Steuerleitung 69 angeschlossen und zum Betätigen über eine Betätigungsleitung 71 mit dem Verteiler 67 verbunden. Die von dem Generator 65 ausgegebenen Impulse sind zum Beispiel Lücken. Die Dauer dieser Lücken sowie das Zeitinterwall, das sie trennt, können reguliert werden.
Wenn der Motor 7 über das Ventil 63 mit Druckluft versorgt wird, erzeugt der Generator 65 regelmäßig Drucklücken, die durch die Betätigungsleitung 71 auf den Verteiler 67 angelegt werden. Bei Vorhandensein solch einer Drucklücke nimmt der Verteiler 67 die Position ein, die er in der 4 einnimmt, eine Position, in welcher der Zylinder 40 von der Quelle 61 mit Druckluft versorgt wird, um den Anschlag/Klaue 35 in seine Position hinten zu führen. Damit wird der Reinigungsablauf initiiert.
Der Anschlag/Klaue 35 wird während der gesamten Dauer der Lücke in dieser Position gehalten.
Am Ende der Lücke empfängt der Verteiler 67 keinen Betätigungsdruck mehr und der Verteiler 67 wird elastisch in seine andere Position zurückgebracht, in welcher der Zylinder 40 von der Quelle 61 mit Druckluft versorgt wird, um den Anschlag/Klaue 35 in seine Position vorne zu führen. Der Reinigungsvorgang wird somit beendet.
Der nächste Reinigungsvorgang findet beim Auftreten der folgenden Lücke statt, die von dem Generator 65 erzeugt wird. Wie weiter oben erwähnt, kann der zeitliche Abstand der von dem Generator 65 erzeugten Lücken reguliert werden, um die Reinigungshäufigkeit zu ändern.
4 stellt eine Variante der Maschine der 1 bis 3 dar, wobei der Reinigungsvorgang nicht auf einer regelmäßigen zeitlichen Basis ausgelöst wird, sondern in Abhängigkeit der Notwendigkeit.
Dafür weist der Teil 59 des pneumatischen Kreislaufs aufeinanderfolgend von der Steuerseite des Verteilers 67 auf:

– ein Ventil 73 zum Steuern der Belastung des Motors 7, angeschlossen durch die Leitung 69 stromabwärts von dem Ventil 63,
– ein Anti-Umkehr-Ventil 75, und
– eine Luftkammer 77.

Wenn eine Reinigung erforderlich ist, steigen die Belastung des Motors 7 und das Drehmoment, das er aufbringt, an, ebenso wie der Druck stromaufwärts vom Motor 7.
Wenn dieser in der Leitung 69 vorhandene Druck eine vorbestimmte und regelbare Schwelle überschreitet, dann lässt das Ventil 73 Druckluft passieren, die das Anti-Umkehr-Ventil 75 durchquert, die Luftkammer 77 füllt und auf die Steuerseite des Verteilers 67 aufgebracht wird. Der Verteiler 67 wechselt daraufhin in die Position, die er in 5 einnimmt, eine Position, in welcher der Zylinder 40 von der Druckluftquelle 61 gespeist wird, um den Anschlag/Klaue in seine Position hinten zu führen. Der Reinigungsvorgang beginnt.
Die Belastung des Motors 7 verringert sich daraufhin, der Verteiler 67 wird jedoch mittels der in der Luftkammer 77 enthaltenen Druckluft in der Position gehalten, die er in der 5 inne hat. Der Reinigungsvorgang wird fortgesetzt.
Wenn die Luftkammer 77 ausreichend geleert ist, wird der Verteiler 67 elastisch in Richtung zu seiner zweiten Position gebracht, in welcher der Zylinder 40 durch die Quelle 61 mit Druckluft versorgt wird, um den Anschlag/Klaue 35 in seine Position vorne zu verlagern.
Der Reinigungsvorgang wird somit beendet.
Lediglich der Teil 59 des pneumatischen Kreislaufs der Maschine 1 wurde weiter oben beschrieben, da die anderen Teile es ermöglichen, automatisch einen Bohrzyklus durchzuführen, das heißt da, der erste Antriebsmodus, dann der zweite Antriebsmodus und am Ende das Anhalten des pneumatischen Motors 7 üblich sind.
Die weiter oben beschriebenen Elemente können eher bei einer elektrischen Maschine 1 als bei einer pneumatischen Maschine angewendet werden. In dem Fall, dass gewünscht wird, den Reinigungsvorgang in Abhängigkeit der Notwendigkeit durchzuführen, kann somit die Stärke des elektrischen Versorgungsstroms des Motors 7 mit einem vorbestimmten Wert verglichen werden, um den Reinigungsvorgang auszulösen, wenn der gemessene Wert größer ist als der vorbestimmte Wert. Die repräsentative Größe des von dem Motor ausgegebenen Drehmoments ist somit die Stärke des elektrischen Versorgungsstroms, wohingegen es sich bei der pneumatischen Maschine der 1 in diesem Fall um den Druck stromaufwärts vom Motor 7 handelte.
Alternativ können die Verlagerungselemente 37 in Abhängigkeit des Schubs gesteuert werden, der von dem Bohrer auf das zu bohrende Werkstück aufgebracht wird.
In dem Fall einer pneumatischen Maschine kann der Teil 59 des pneumatischen Zyklus ferner zum Beispiel eine Feder aufweisen, die zwischen der Gabel 43 und dem Schaft 41 des Zylinders angeordnet ist, und die über eine bestimmte Schubkraft hinaus die Versorgung des Zylinders 40 verursacht, um den Reinigungsvorgang auszulösen.
Im Fall einer elektrischen Maschine kann die Steuervorrichtung so eine von einem Dehnungsmessstreifen durchgeführte Messung mit einem einstellbaren vorbestimmten Schubwert vergleichen, über welchem der Reinigungsvorgang von der Steuervorrichtung ausgelöst wird.
Die Verlagerungsmittel 37 können Struktur und einen Standort aufweisen, der sich von dem vorher beschriebenen unterscheidet. Im Besonderen kann der Zylinder 40 koaxial zu der Spindel 5 sein und über derselben angeordnet sein, wobei der Zylinder 40 somit einen Teil des Gehäuses 3 bilden kann, welches die Spindel 5 umgibt.
Solch eine Variante ist in den 5 bis 7 dargestellt.
Wie in der 6 genauer zu erkennen ist, bildet das Gehäuse 3 den äußeren Teil der Zylinderwalze 40. Der Schaft 41 ist somit röhrenförmig und umgibt die Spindel 5. Der Kolben 81 des Zylinders 40 ist also zwischen dem oberen Ende des Schaftes 41 und dem Gehäuse 3 angeordnet.
Der Kolben 81 ist zwischen einer Position vorne, die mit dicken Strichen in der 6 dargestellt ist, und einer Position hinten, die rechts oben in der 6 mit gemischten Strichen teilweise skizziert ist, bewegbar.
Um den Kolben 81 von seiner Position vorne in seine Position hinten zu bewegen, wird über die Öffnung 83 Druckluft in die Rückschubkammer 85 eingeführt, die im Inneren des Gehäuses unter dem Kolben 81 abgegrenzt ist, wobei diese Druckluft dann den Kolben 81 in Richtung nach oben drückt, bis er ihn in seine Position hinten geführt hat.
Um den Kolben in seine Position vorne zurückzuführen, wird über die Öffnung 87 Luft in die Vorschubkammer 89 eingeführt, die im Inneren des Gehäuses 3 über dem Kolben 81 abgegrenzt ist.
Der Schaft 41 wird von dem Kolben 81 axial angetrieben und folgt ihm somit in seine axialen Verlagerungen.
In der in den 5 bis 7 dargestellten Variante weist die Maschine 1 Elemente 91 zum Zurückhalten des Kolbens 81 und somit des Schaftes 41 in ihren Positionen hinten auf. Diese Zurückhalte-Elemente 91 sind Kugeln 91, die unter dem Kolben 81 angeordnet sind und die teilweise mit einer kreisförmigen Vertiefung 93 des Gehäuses 3 in Eingriff kommen.
Wenn keine Druckluft vorhanden ist, die der Öffnung 83 zugeführt wird, sperren sich diese Elemente 91 der Bewegung des Kolbens 91 nach hinten, indem sie gegen obere Wand der Vertiefung 93 drücken. Das Gehäuse 3 nimmt somit mechanisch die Stoßkraft wieder auf, die von dem Bohrer auf das Werkstück ausgeübt wird.
Somit muss der verwendete Zylinder 40 das Zurückhalten des Schaftes 41 beim Bearbeiten nicht pneumatisch sicherstellen. Der Zylinder 40 kann somit relativ verringerte Abmessungen aufweisen und vergrößert nicht den gesamten Platzbedarf der Maschine 1, wie im dargestellten Beispiel gezeigt.
Es wird angemerkt, dass eine geringe Möglichkeit eines axialen Federweges D zwischen dem Schaft 41 und dem Kolben 81 besteht, wodurch beim Zuführen von Luft in die Kammer 85 ein leichtes Anheben des Kolbens 81 relativ zu dem Schaft 41 ermöglicht wird, um das Lösen der Kugeln 91 aus der Vertiefung 93 und somit die Bewegung nach hinten des Schaftes 41 relativ zu dem Gehäuse 3 zu erlauben.
7 stellt im Besonderen die Verbindung des unteren Endes 95 des Schaftes 41 mit dem Anschlag/Klaue 45 dar. Diese Verbindung wird zum Beispiel dank einem unteren Kugellager 97 und einem oberen Kugeldrucklager 99 sichergestellt, wobei diese ermöglichen, dass der Schaft 41 die Bewegungen des Anschlags/Klaue 35 nach vorne und nach hinten gewährleistet, wie es bei den vorgenannten Varianten beschrieben ist.
In Bezug auf die Variante der 5 bis 7 wird angemerkt, dass der Anschlag/Klaue 35 äußere Erhöhungen 37 aufweist, die bei der Bewegung nach hinten des Anschlags/Klaue 35 augenblicklich mit einem Stift 101 in Eingriff gelangen, der von dem Gehäuse 3 aus in Richtung nach innen vorspringt. Dieser Stift 101 blockiert so den Anschlag/Klaue 35 während eines kurzen Zeitraums drehend. Da die Spindel 11 bei diesem augenblicklichen Arretieren des Anschlags/Klaue 35 weiterhin drehend angetrieben wird, schraubt sich der Anschlag/Klaue 35 leicht auf die Spindel 5, so dass sie bei der Wiederaufnahme des Bohrens in Bezug auf ihre ursprüngliche Position eine leichte Verzögerung mit sich bringt.
Somit wird sichergestellt, dass die von der Spindel 5 getragene Spitze des Bohrers bei der Wiederaufnahme des Bohrens trotz der Verformungsmöglichkeiten, die die Stütze der Maschine beim Bohren mit sich bringen könnte, nicht auf den Boden des Bohrlochs aufschlägt.
Allgemeiner ausgedrückt könnte dieser Effekt mit den Mitteln 37, 101 mit anderen Formen erreicht werden, wobei jedoch weiterhin das Erreichen eines Abbremsens der Drehung des Anschlags/Klaue 35 im Verhältnis zu der Spindel 5 bei deren Bewegung nach hinten erlaubt wird. Es wird angemerkt, dass dieses Merkmal unabhängig von der Positionierung des Zylinders 40 koaxial zu der Spindel 5 verwendet werden kann, ebenso wie die Verwendung von Elementen 91 zum axialen Zurückhalten der Spindel 5 bei einer Bohrung.
Ferner ist die Maschine 1 nicht notwendigerweise tragbar und nicht notwendigerweise eine Bohrmaschine.
Allgemeiner ausgedrückt kann die von den Verlagerungsmitteln 37 erlaubte Translationsmöglichkeit zu anderen Zielen als zum Durchführen eines Reinigungsvorgangs verwendet werden.
Allgemeiner ausgedrückt können die Verlagerung des ersten Antriebsmittels 21 des ersten drehbaren Antriebsmittels 21 der Spindel 5 und die Verlagerung des zweiten Translationsantriebsmittels 35 der Spindel 5 mittels zweier verschiedener Motoren sichergestellt werden, die elektronisch voneinander abhängig sind.

Claims

Werkzeugmaschine (1) der Bauart, die aufweist: – ein Gehäuse (3), – eine sich entlang einer Achse (A) erstreckende Werkzeughalterspindel (5), – einen Antriebsmechanismus (9) der Werkzeughalterspindel (5), wobei der Mechanismus aufweist: • ein erstes Mittel (21) zum drehenden Antrieb der Spindel (5) um ihre Achse relativ zu dem Gehäuse (3), • ein zweites Mittel (35) zum Translationsantrieb der Spindel entlang ihrer Achse relativ zu dem Gehäuse (3), wobei das zweite Antriebsmittel (35) auf einen Gewindeabschnitt (39) der Spindel (5) geschraubt ist, so dass sich die Spindel (5) entlang der Achse (A) in Abhängigkeit von der relativen Drehgeschwindigkeit der Antriebsmittel (21, 35) vor- oder zurückbewegt, dadurch gekennzeichnet, dass sie Mittel (37) zur Verlagerung des zweiten Antriebsmittels (35) relativ zu dem Gehäuse (3) entlang der Achse (A) zwischen einer Position vorne und einer Position hinten aufweist.
Maschine gemäß Anspruch 1, wobei das erste Antriebsmittel ein koaxiales und mit der Spindel (5) drehend verbundenes Ritzel (21) ist, wobei die Spindel entlang ihrer Achse (A) relativ zu dem ersten Antriebsmittel (21) gleiten kann, wobei der Antriebsmechanismus (9) ein erstes Ritzel/Klaue (19), welches mit dem ersten Antriebsmittel (21) in Eingriff steht, und ein zweites Ritzel/Klaue (23) aufweist, welches mit dem zweiten Antriebsmittel (35) verbunden ist, um es drehend antreiben zu können, und wobei das zweite Ritzel/Klaue (23) frei beweglich ist zwischen einer Position der Spindel vorne, in welcher es mit dem ersten Ritzel/Klaue (19) kuppelt, und einer Position der Spindel hinten, in welcher es von dem ersten Ritzel/Klaue (19) losgekuppelt ist.
Maschine gemäß Anspruch 2, wobei das zweite Antriebsmittel (35) in seiner Position hinten nicht mit dem zweiten Ritzel/Klaue (23) drehbar verbunden ist.
Maschine gemäß Anspruch 3, wobei der Antriebsmechanismus (9) ein zweites Ritzel (25) aufweist, welches koaxial zu der Spindel (5) ist und mit dem zweiten Ritzel/Klaue (23) in Eingriff steht, und eine drehbare Klaue (33), die drehbar fest mit dem zweiten Ritzel (25) verbunden ist, und wobei das zweite Antriebsmittel ein Anschlag/Klaue (35) ist, welcher, wenn der Anschlag/Klaue (35) in einer Position vorne ist, mit der Klaue (33) gekuppelt ist, und welcher, wenn der Anschlag/Klaue (35) in einer Position hinten ist, von der Klaue gelöst ist.
Maschine nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei der Antriebsmechanismus (9) eine fixierte Klaue (27) aufweist, die mit dem zweiten Ritzel/Klaue (23) kuppelt, wenn es in einer Position der Spindel vorne ist.
Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die eine Vorrichtung (59) zur Steuerung der Mittel (37) zur Verlagerung in Abhängigkeit von dem durch den Antriebsmotor der Spindel (5) aufgebrachten Drehmoment aufweist.
Maschine nach Anspruch 6, wobei die Steuervorrichtung (59) Mittel zum Vergleich einer repräsentativen Größe des durch den Motor (7) bereitgestellten Drehmoments mit einem vorbestimmten Wert aufweist, oberhalb dessen ein Reinigungsvorgang in Gang gesetzt werden muss.
Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die eine Vorrichtung zur Steuerung der Mittel (37) zur Verlagerung in Abhängigkeit von dem durch das Werkzeug auf ein Arbeitsstück ausgeübten Druck aufweist.
Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die eine Vorrichtung (59) zur Steuerung der Verlagerungsmittel (37) in einem regelmäßigen Zeitintervall aufweist.
Maschine nach Anspruch 9, wobei die Verlagerungsmittel (37) einen pneumatischen Zylinder (40) aufweisen, und wobei die Steuervorrichtung (59) einen pneumatischen Impulsgenerator (65) aufweist, um zeitlich regelmäßig pneumatische Befehlsimpulse des Zylinders (40) zu erzeugen.
Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verlagerungsmittel einen mit der Werkzeughalterspindel (5) im Wesentlichen koaxialen Zylinder (40) aufweisen.
Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die zusätzliche Mittel (91) zum Zurückhalten des zweiten Antriebsmittels (35) gegen eine Verlagerung in Richtung seiner Position hinten aufweist.
Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die Mittel (37, 101) zum Abbremsen der Drehung des zweiten Antriebsmittels (35) relativ zu der Werkzeughalterspindel (5) bei einer Verlagerung des zweiten Antriebsmittels (35) aus seiner Position vorne in seine Position hinten aufweist.