DE60300924T2

DE60300924T2 - Horizontale Bohrmaschine

Info

Publication number: DE60300924T2
Application number: DE60300924T
Authority: DE
Inventors: Claudio Giorda
Original assignee: Comau SpA
Current assignee: Comau SpA
Priority date: 2002-09-25
Filing date: 2003-09-19
Publication date: 2005-12-22
Anticipated expiration: 2023-09-20
Also published as: ES2240899T3; EP1402979B1; EP1402979A1; CA2441862A1; US20040136794A1; ATE298645T1; DE60300924D1; JP2004268245A; ITTO20020840A1; US7195430B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Horizontalbohrmaschinen zum Bohren zylindrischer Oberflächen mit horizontalen Achsen, die axial voneinander beabstandet sind, wie die Lager einer Motorkurbelwelle in dem Kurbelgehäuse eines Verbrennungsmotors.
Insbesondere betrifft die Erfindung Horizontalbohrmaschinen des Typs, die Folgendes enthalten: eine durch ein Spannfutter drehangetriebene Bohrstange und wenigstens eine Bohrschneide, Antriebseinrichtungen für den Drehantrieb des Spannfutters, Einrichtungen zum axialen Bewegen der Gruppe, die aus dem Spannfutter und den damit verbundenen Antriebseinrichtungen besteht, eine Gegenstange, die beim Drehen Kopf-an-Kopf mit der Bohrstange gekuppelt ist und die durch ein zugehöriges zusätzliches Spannfutter drehangetrieben wird, Antriebseinrichtungen zum Drehantrieb des zusätzlichen Spannfutters synchron mit der Drehung der Bohrstange und Einrichtungen zum axialen Bewegen der Gruppe, die aus der Gegenstange und der Antriebseinrichtung zum Drehantrieb des Gegenstange synchron mit der Axialbewegung der Bohrstange besteht, wobei die Bohrstange mit einer Vorrichtung zum Einstellen der Radialposition der wenigstens einen Bohrschneide, die mit damit verbunden ist, versehen ist.
Eine Bohrmaschine des oben spezifizierten Typs ist in dem US-Patent 6 343 899 B1 und in dem entsprechenden EP 0 968 069 B1 beschrieben und dargestellt.
Die 1 der beigefügten Zeichnungen ist eine Wiedergabe der 2 des oben benannten US-Patents. In dieser Figur bezeichnet die Referenzzahl 2 das Kurbelgehäuse einer Verbrennungsmotors, das fünf Zylinderlager, die axial voneinander beabstandet sind, die die Lager für die Kurbelwelle des Motors definieren, trägt. Das mechanische Bearbeiten dieser Lager wird unter Verwendung des Maschinenwerkzeugs, das in der 1 generell durch die Referenznummer 1 bezeichnet wird, ausgeführt. Das Maschinenwerkzeug enthält ein Maschinenbett 6 mit einem Werkstückträger 8 auf dem das Kurbelgehäuse 2 fixiert ist. Die Bohrarbeit an diesen Lagern wird unter Verwendung einer Bohrstange 20, die wenigstens eine radial einstellbare Bohrschneide (in der 1 nicht sichtbar) trägt, die durch ein Spannfutter 24, das wiederum über einen Motor 32 über einen Antrieb 34 angetrieben wird, drehangetrieben wird. Die gesamte Gruppe, bestehend aus der Bohrstange 20, dem damit verbundenen Spannfutter 24 und dem damit verbundenen Motor 32, wird auf einem Schlitten 18, der sich auf Führungen 17 unter Verwendung eines durch einen Motor 22 gesteuerten Förderschneckensystems 22 axial bewegen kann, getragen. Auf der durch den Schlitten 18 getragenen Gruppe ist für den Zweck des radialen Einstellens der durch die Bohrstange 20 getragenen Bohrschneide, um über einen Antrieb 40 die Axialbewegung einer Welle 36 im Inneren der Bohrstange 20 anzutreiben, ebenso ein Motor 30 befestigt. Der Motor 32 ist typischerweise ein Elektromotor.
Das Ende der Bohrstange 20 ist beim Drehen Kopf-an-Kopf mit dem Ende einer Gegenstange 46 gekuppelt. Die Gegenstange wird durch ein Spannfutter 42 drehangetrieben. Das Spannfutter wiederum wird durch einen Elektromotor 50, der, um die Steuerung des synchronen Drehens der Bohrstange 20 und der Gegenbohrstange 46 sicherzustellen, Sklave des Motors 32 ist, angetrieben. Ein Antrieb 52 verbindet den Motor 50 mit dem Spannfutter 42. Die gesamte Gruppe, die aus der Gegenstange 46, dem Spannfutter 42 und dem Motor 50 besteht, wird auf einem Schlitten 20a, der sich über ein durch einen Motor 22 gesteuertes Förderschneckensystem auf Führungen 16 axial bewegen kann, getragen.
Beim Beginn des Bearbeitungsvorgangs werden die Bohrstange 20 und die Gegenstange 46 veranlasst, von einander gegenüberliegenden Seiten in das Kurbelgehäuse 2 einzudringen, bis ihre Enden wechselseitig in Eingriff kommen. Wenn dieser Vorgang abgeschlossen ist, wird die aus der Bohrstange 20 und der Gegenstange 46 bestehende Gruppe über die synchrone Steuerung der beiden Schlitten 18 und 20 in Intervallen in der Radialrichtung bewegt, um auf diese Art und Weise in aufeinander folgenden Phasen die Bohrschneide der Bohrstange 20 in Übereinstimmung mit jedem der Kurbelwellenlager des Kurbelgehäuses 2 zu bringen.
Jedes Mal, wenn die Bohrschneide 50 in Übereinstimmung mit einem Lager positioniert ist, wird das synchrone Drehen der Bohrstange und der Gegenstange 46 zusammen mit einer progressiven axialen Vorschubbewegung aktiviert, um das Bohren dieses bestimmten Lagers durchzuführen. Vor und nach dem Bearbeiten jedes Lagers wird die durch die Bohrstange 20 getragene Bohrschneide über ein durch den Motor 38 gesteuertes Einstellsystem radial zurückbewegt, um das erneute axiale Positionieren ohne Interferenz zwischen der Bohrschneide und der bearbeiteten Oberfläche und der neuen Oberfläche, die zu bearbeiten ist, zu ermöglichen. Sobald die Gruppe positioniert wurde, um die Bohrschneide in Übereinstimmung mit einem neuen Lager, das zu bearbeiten ist, einzurichten, wird die Schneide wieder radial an ihre Arbeitsposition bewegt, um das Bearbeiten zu ermöglichen. Die Radialeinstellung der Bohrschneide wird außerdem verwendet, um den Verschleiß an der Schneide zu kompensieren.
Der Hauptnachteil der oben beschriebenen Maschine ist, dass sie das Bearbeiten der Lager eines nach dem anderen erforderlich macht, was eine relativ hohe Taktzeit impliziert. Andererseits ist eine Anordnung mit mehreren Bohrschneiden, die auf der Bohrstange axial voneinander beabstandet sind, undenkbar, da es in diesem Fall in der Praxis unmöglich wäre, eine automatische Radialeinstellung für alle durch die Bohrstange getragenen Bohrschneiden vorzunehmen.
Die Aufgabe dieser Erfindung ist das Bereitstellen einer Maschine des eingangs angegebenen Typs, die dazu in der Lage ist, die Bearbeitungstaktzeit für eine Anzahl von Zylinderlagern, die axial voneinander beabstandet sind, zu reduzieren, und die trotzdem noch immer ermöglicht, dass das radiale Einstellen der Bohrschneide automatisch durchgeführt wird, und dennoch eine relativ einfache und kostengünstige Struktur hat.
Um diese Aufgabe zu lösen, stellt die Erfindung eine Horizontalbohrmaschine mit den in Anspruch 1 angegebenen Eigenschaften bereit.
Auf Grund dieses Merkmals wird die Dauer des Bearbeitungszyklus in Bezug auf bekannte Maschinen mehr oder weniger halbiert, weil die beiden jeweils durch die Bohrstange und die Gegenstange getragenen Bohrschneiden die Bearbeitung von zwei Zylinderlagern gleichzeitig durchführen können. Zusätzlich kann jede Bohrschneide ohne besondere Konstruktionskomplikationen noch immer mit Einrichtungen zum automatischen Einstellen in der Radialeinrichtung der Schneide selbst ausgerüstet werden, weil jede der beiden Bohrstangen nur eine Bohrschneide oder nur eine einzelne Reihe von Bohrschneiden, die immer auf der gleichen Oberfläche, die zu bohren ist, arbeiten, enthält. Es ist zu beachten, dass die Bereitstellung einer Bohrschneide auf der Gegenbohr stange per se aus EP-A-1 262 263, das nach § 54(3) EPC Teil des Standes der Technik ist, bekannt ist.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der ausschließlich beispielhaften und nicht einschränkenden Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen folgt, ersichtlich.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 bezieht sich, wie bereits angegeben, auf den Stand der Technik.
2 ist eine schematische Perspektivansicht einer erfindungsgemäßen Maschine.
3 ist eine Teilseitenansicht der beiden Bohrstangen, die ein Teil der erfindungsgemäßen Maschine sind.
4 ist eine Ansicht im vergrößerten Maßstab, die ein Detail eines Schneidbohrers einer der beiden Bohrstangen der Maschine gemäß der Erfindung zeigt.
5 ist eine entlang der Linie V-V der 4 entnommene Schnittansicht.
In der 2 werden die Teile, die denen unter Bezugnahme auf die 1 bereits beschriebenen entsprechen, unter Verwendung derselben Referenznummern angezeigt. Der Aufbau der Maschine in der 2 ist gleich dem der Maschine in der 1. Der Hauptunterschied besteht in der Tatsache, dass, wie in der 2 deutlich zu sehen ist, sowohl die Bohrstange 20 als auch die Gegenstange 46, die zu diesem Zeitpunkt ebenfalls eine Bohrstange wird, mit wenigstens einer Bohrschneide ausgerüstet sind, wie als P1 und P2 angezeigt. In dem dargestellten Beispiel ist jede Stange in Wirklichkeit mit einem Paar von diametral entgegengesetzten Schneiden P1 und P2 ausgerüstet. Die Schneiden jedes Paares sollen jedes Mal an dem gleichen Lager arbeiten.
Bezug nehmend auf die 3 bis 5 wird jede der Bohrschneiden P1, P2 (die 4 und 5 beziehen sich auf den Fall der P2-Schneide) durch ein elastisch verformbares Blatt L, das durch die Schrauben V an einem Ende der jeweiligen Stange fixiert ist, getragen. Die beiden Stangen 20 und 46 sind beim Drehen unter Verwendung eines Kupplungstyps, wie zum Beispiel einer Kegelkupplung (in den Zeichnungen nicht sichtbar), Kopf-an-Kopf verbunden. Jedes Blatt L kann in der Folge eines Anliegens an einem Radialstift A, der in einem axialen Zylinderhohlraum auf jeder Stange gegen einen konischen Abschnitt C einer Welle S, die befestigt ist, um in dem Hohlraum F zu gleiten, hervorsteht, nach außen abgelenkt werden.
Wie bereits dargestellt, weist jede der beiden Stangen 20 und 46 einen axialen Zylinderhohlraum F auf, innerhalb dessen eine jeweilige Welle S derartig befestigt ist, dass sie gleiten kann, wobei diese Welle über einen Förderschneckenantrieb, der durch einen jeweiligen Elektromotor 38 gesteuert wird, axial bewegbar ist. Der Elektromotor 38 ist in diesem Fall nicht nur für die Stange 20 bereitgestellt (wie in der bekannten Technik), sondern auch für die Gegenstange 46. Eine Axialverschiebung der Welle S verursacht das radiale Verschieben des Stifts A zwischen einer Position, in der er im Inneren des Hohlraums F hervorsteht (dargestellt in der 5), zu einer Position, in der er durch den Teil größeren Durchmessers auf dem konischen Abschnitt C nach außen gedrückt wird und dadurch den Schneider in seine am weitesten ausgefahrene Position bringt.
Offensichtlich kann dieses automatische Einstellen, das über eine Axialbewegung der Welle S erreicht wird, sowohl zum Zurückführen der Schneider P1 und P2, wenn diese axial bewegt werden müssen, um sie mit einem neuen Lager, das zu bearbeiten ist, in Übereinstimmung zu bringen, als auch zum Einstellen der Arbeitsposition der Bohrschneiden, wenn diese Verschleiß aufweisen, ausgenutzt werden.
Dank der oben beschriebenen Eigenschaften kann die erfindungsgemäße Maschine das Bohren von zwei Zylinderlagern gleichzeitig ausführen, wodurch in Bezug auf die Maschine, die bekannte Technologie verwendet, eine beachtliche Verringerung der Dauer des Bearbeitungstaktes erreicht werden kann. Gleichzeitig ist es, da jede Stange mit nur einer Bohrschneide oder nur einer einzelnen Reihe von Bohrschneiden, die bestimmt ist bzw. sind, simultan auf dem gleichen Zylinderlager zu arbeiten, ausgerüstet ist, dennoch möglich, ein automatisches Einstellsystem für die Radialposition dieser Schneide bzw. dieser Reihe von Schneiden einzurichten.
Natürlich könnten, nachdem die Erfindung verstanden ist, Einzelheiten der Konstruktion und die Ausführungsformen in Bezug auf das, was beispielhaft beschrieben und dargestellt wurde, ohne den Anwendungsbereich der Erfindung zu verlassen, weitestgehend geändert werden.

Claims

Horizontale Bohrmaschine zum Bohren zylindrischer Flächen mit horizontalen Achsen, die axial voneinander beabstandet sind, wie zum Beispiel Lager für eine Motorkurbelwelle in dem Kurbelgehäuse eines Verbrennungsmotors, enthaltend: eine durch ein Spannfutter (24) drehangetriebene und wenigstens eine Bohrschneide (P1) tragende Bohrstange (29), Antriebseinrichtungen (32) für den Drehantrieb des Spannfutters (24), Einrichtungen (22) zum axialen Bewegen der Gruppe, die aus dem Spannfutter (24) und den damit verbundenen Antriebseinrichtungen besteht, eine Gegenstange (46), die beim Drehen Kopf-an-Kopf mit der Bohrstange (20) gekuppelt ist und die durch ein jeweiliges zusätzliches Spannfutter (42) drehangetrieben wird, Antriebseinrichtungen zum Drehantrieb des zusätzlichen Spannfutters (42) synchron mit der Drehung der Bohrstange (20), Einrichtungen (22) zum axialen Bewegen der Gruppe, die aus der Gegenstange (46) und den damit verbundenen Antriebseinrichtungen (42 und 50) besteht, synchron mit der Axialbewegung der Bohrstange (20), wobei die Bohrstange (20) mit einer Vorrichtung zum Einstellen der Radialposition der wenigstens einen Bohrschneide, die mit ihr verbunden ist, ausgerüstet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenstange (46) ebenso mit wenigstens einer Bohrschneide (P2) ausgerüstet ist, wodurch sie eine Hilfsbohrstange bildet, und mit Einrichtungen zum radialen Einstellen ihrer Bohrschneide (P2) versehen ist, und dadurch, dass die Stange (20) und die Gegenstange (46) jeweils einen axialen Hohlraum und eine jeweilige Innenwelle (S), die darin gleitbar befestigt ist, aufweisen und mit Einrichtungen zum Verursachen eines Einstellens der Radialposition der jeweiligen Bohrschneide (P1, P2) durch das Übertragen einer Axialbewegung auf die jeweilige Innenwelle (S) versehen sind.
Bohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Hauptbohrstange (20) als auch die Gegenstange (46) jeweils mit einem Paar von diametral entgegengesetzten Bohrschneiden (P1 und P2), die jedes Mal auf der gleichen zylindrischen Fläche zu arbeiten haben, ausgerüstet sind.
Bohrmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede Bohrschneide nahe dem freien Ende eines Blatts (L) getragen wird, dessen gegenüberliegendes Ende an dem Körper der damit verbundenen Stange (20 und 46) befestigt ist, und das, infolge der Einwirkung eines Radialstifts A, der getragen durch das freie Ende des Blatts (L) an einem konischen Abschnitt (C) der Innenwelle (S), die im Inneren des axialen Hohlraumes der Stange (20 und 46) gleitet, eingreift, elastisch nach außen verformbar ist.
Bohrmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrschneiden (P1 und P2) jedes Paares in Bezug aufeinander axial versetzt sind.
Verfahren zum Bohren zylindrischer Flächen mit horizontalen Achsen, die axial voneinander beabstandet sind, wie zum Beispiel Lager für eine Motorkurbelwelle in dem Kurbelgehäuse eines Verbrennungsmotors, in dem – eine Bohrstange (29), wenigstens eine Bohrschneide (P1) tragend, und eine Gegenstange (46), die beim Drehen Kopf-an-Kopf mit der Bohrstange (20) gekuppelt ist, von entgegengesetzten Enden der Reihe von Flächen durch eine Reihe von zu bearbeitenden Flächen geführt werden, – die Bohrstange (20) und die Gegenstange (46) simultan in synchronisiertem Drehen angetrieben werden, um das Bohren jeder der Flächen über die Bohrschneide (P1) oder die Bohrschneiden (P1) durchzuführen, – während des Drehens der Stangen (20 und 46) die Gruppen, die die Bohrstange (20) und die Gegenstange (46) tragen, in einer simultanen und synchronisierten Art und Weise axial bewegt werden, um die Bearbeitung jeder zylindrischen Fläche auszuführen, – die Bohrstange (20) mit einer Vorrichtung zum Einstellen der Radialposition der einen oder jeder Bohrschneide (P1), die mit ihr verbunden ist, ausgerüstet ist und gekennzeichnet dadurch, dass die Gegenstange (46) ebenso mit wenigstens einer Bohrschneide (P2) ausgerüstet ist, wodurch sie eine Hilfsbohrstange bildet, die das Bohren einer Fläche, die von der Fläche, die von der Bohrschneide (P1) der Hauptbohrstange (20) bearbeitet wird, verschieden ist, durchführt, dadurch, dass die Gegenstange (46) ebenfalls mit Einrichtungen zum radialen Einstellen ihrer Bohrschneide (P2) versehen ist, dadurch, dass die Stange (20) und die Gegenstange (46) jeweils einen axialen Hohlraum und eine jeweilige Innenwelle (S), die axial gleitbar darin befestigt ist, aufweisen und dadurch, dass ein Einstellen der Radialposition der jeweiligen Bohrschneide (P1, P2) durch das Übertragen einer Axialbewegung auf die jeweilige Innenwelle (S) erreicht wird.