DE7807938U1

DE7807938U1 - Pneumatische bohreinrichtung

Info

Publication number: DE7807938U1
Application number: DE19787807938U
Authority: DE
Original assignee: Gardner Denver Inc
Current assignee: Gardner Denver Inc
Priority date: 1977-04-04
Filing date: 1978-03-16
Publication date: 1978-07-27
Also published as: GB1588058A; FR2386375A1; FR2386375B3; US4123188A; CA1084311A

Description

14. März 1978 Da-Hg/Bi

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Frankenforster Straße 137
5060 Bartsch Gladbach 3

Gardner-Denver Company Dallas, Texas, V.St.A.

"Pneumatische Bohreinrichtung"

Die Erfindung betrifft eine pneumatische Bohreinrichtung, die zyklisch einen Bohrer in aufeinander folgend zunehmenden Eindringschritten vorschiebt und zurückzieht, und betrifft insbesoncare das Hemmen des Schnellvorschubes des Werkzeuges in einem vorbestimmten Abstand von der Oberfläche des Werkstückes.

Beim Bohren tiefer Löcher in ein Werkstück ist es erwünscht, daß der Bohrer periodisch zurückgezogen und selbsttätig in einem sogenannten "Hack-Zyklus" (Pecking Cycle) vorgeschoben wird, um

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dap Entfernen von Bohrspänen zu ermöglichen. Wenn die Bohrspäne nicht entfernt werden, können die Spannuten des Bohrers verstopft und dieser selbst beschädigt werden.

Bisher verwendete Hackbohreinrichtungen haben den Schnellvorschubber ich des Hackzyklus nicht in einem vorbestimmten Abstand von der Oberfläche des Werkstückes gehemmt. Dies resultierte darin, daß der Bohrer schneller voran bewegt wurde, als der gewünschte Vorschub, und darin daß dann, wenn der Bohrer das Werkstück berührte ein Abbrechen des Bohrers und eine Zerstörung des Werkstückes erfolgte und darüber hinaus zusätzliche Zeit erforderlich machte.

Zur Vermeidung dieser Nachteile ist eine Hackbohreinrichtung vorgesehen, die eine selbsttätige und einstellbare Steuereinrichfrmg umfaßt zum schnellen zyklischen Zurückziehen und Vorschieben eines Bohrers in gesteuerten Grossen während aufeinander folgend zunehmenden Eindringschritten und zum Hemmen des Schnellvorschubes in einer vorbestimmten Entfernung von der Oberfläche des Werkstückes. Bei einer Ausführungsform umfaßt die Steuereinrichtung eine hydraulische Vorschubgrössen-Steuereinrichtung, die die Operation einer pneumatischen Steuereinrichtung modifi ziert, die den Vorschub des Bohrers steuert.

Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert, die ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung darstellt. In dieser Zeichnung zeigen: - 3 -

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Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Bohreinrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine Seitenansicht der Bohreinrichtung nach Fig. 1;

Fig. 3 eine grafische Darstellung der Wirkungsweise der Bohreinrichtung nach Fig. 1 und

Fig. 4 ein schematisches Diagramm der in der Bohreinrichtung nach Fig. 1 verwendeten Steuereinrichtung.

Fig. 1 und 2 veranschaulichen eine druckmediumgetriebene Bohreinrichtung, derart, wie sie von der Gardner-Denver Company vertrieben wird.

Ein Bohrfutter 10 zur Aufnahme eines Bohrers überragt ein Gehäuse 11, in dem ein bekannter pneumatischer Bohrantriebsmotor angeordnet ist. Die Einrichtungen im Gehäuse 11 zum Erzeugen von Rückzugs- und Vorschubkräften von einem Hauptkolben zum Vorschieben des Bohrfutters sind ebenfalls bekannt.

Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform ist ein Mitnehmer 12 angeordnet, um sich mit dem Hauptvorschubkolben und somit mit dem Bohrfutter 10 zu bewegen. C-enauer gesagt, der Mitnehmer 12 wird zwischen einer Ruhestellung, die in Fig. 1 und 2 dargestellt ist, und einer vorwärtigen Stellung, die im allgemeinen durch die Pfeile N angedeutet ist bewegt. Aufeinander folgend tiefere Eindringzyklen sind durch mehrere Pfeilköpfe dargestellt, die dem Pfeil N Fig. 2 zugeordnet sind.

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Eine hydraulische Vorschubgrössen-Steuereinrichtung 14 ist an einer Konsole 15 am Gehäuse 11 angeordnet, wobei die Achse 14a der Einheit parallel zur Achse 10a des Bohrfutters 10 verläuft. Eine Kolbenstange 14b erstreckt sich von der Einrichtung 14 rückwärts und fluchtet mit ihrer Längsachse mit einem Anschlag 12a, der sich vom Mitnehmer 12 vorwärts erstreckt. Die Steuereinrichtung umfaßt eine Einstellmöglichkeit, beispielsweise einen Knopf 14c zum Einstellen der Größe einer Kraft, die der Bewegung des Bohrfutters 10 in das Werkstück entgegenwirkt. Eine derartige Kraft kann in der Grössenordnung von 2,5 bis einigen 100 Kilogramm liegen und die Größe der Kraft kann in Abhängigkeit von dem Vorschub gewählt werden, mit dem der Bohrer in das Werkstück eindringen soll. Die Größe des Vorschubs steuernde Einrichtung 14 umfaßt eine Rückstellfeder, die die Kolbenstange 14b zwingt, dem Anschlag 12a während des Zurückziehens zu folgen.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine pneumatisch wirkende Rückzugeinrichtung 20 vorgesehen, um mit der Steuereinrichtung 14 zusammen zu wirken, um zu ermöglichen, daß die Kolbenstange 14b dem Anschlag 12a nur in relativ kleinen vorbestimmten Entfernungen folgt. Die Rückzugeinrichtung 20 umfaßt einen Kolben mit einer Kolbenstange 20b, die sich rückwärts erstreckt und mit ihrer Längsachse 20a parallel zur Achse 10a verläuft. Ein Fuß 20c ist starr an der Kolbenstange 20b befestigt und umfaßt einen Schuhteil 2Od, der sich über das Ende der

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Kolbenstange 14b erstreckt. Der Rückzugeinrichtung 20 wird Druckluft über eine Leitung 20e beim Einleiten ,jedes Zugzyklus des Bohrfutters 10 zugeführt.

Während jedes Schnellvorschubes des Bohrfutters 10 bewegt sich der Mitnehmer 12 mit dem Bohrfutter 10. Wenn der Anschlag 12a den Schuhteil 20d bei einem gegebenen Zyklus berührt, wird die Geschwindigkeit, mit der der Bohrer und das Bohrfutter 10 in das Werkstück eindringt, auf eine langsame Bohrgeschwindigkeit abgesenkt, die durch die Eigenschaften der Vorschubgrössen-Steuereinrichtung 14 bestimmt ist. Beim Einleiten jedes Rückzugzyklus wird Druckluft über die Leitung 2Oe der Rückzugeinrichtung 20 zugeführt. Eine daraus am Schuhteil 2Od resultierende Kraft wird kurzzeitig aufgebaut, Uta der Rückzugskraft entgegenzuwirken, die durch die Rückstellfeder in der Einrichtung 14 bewirkt wird. Die Größe des Aufbauens ist so, daß die Federkraft neutralisiert wird in einer Zeit in der sich die Kolbenstange 14 eine vorbestimmte Entfernung bewegt hat. Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel liegt eine solche Entfernung normalerweise in der Grössenordnung von 0,5 mm. Beim nächsten Vorschubzyklus bewegt sich der Anschlag 12a schnell in Anlage an den Schuhteil 2Od. Dies treibt die Kolbenstange 14b unter der Steuerung der hydraulischen Charakteristiken der Steuereinrichtung in die Einrichtung 14. Die Vorwärtsgeschwindigkeit des Bohrfutters wird abrupt auf die gewünschte Bohrgeschwindigkeit herabgesetzt und der Mitnehmer 12 bewegt sich danach unter der Steuerung der Steuereinrichtung 14 vorwärts. - 6 -

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Die Bewegung des Bohrfutters 10 während der Bohrvorgänge ist leichter in Verbindung mit dem in Fig. 3 dargestellent Diagramm zu verstehen. Wie bereits erläutert wurde, wird das Bohrfutter periodisch schnell zurückgezogen, um Späne vom Bohrer zu entfernen und dadurch dessen Zerstörung und die Beschädigung des Werkstückes zu verhindern. Während eines ersten Hackzyklus wird das Bohrfutter 10, wie der Pfeil A in Fig. 3 zaigt, vorgeschoben und dann gemäß Pfeil B zurückgezogen. Das Bohrfutter wird danach, wie durch den Pfeil C angedeutet, in einem zweiten Hackzyklus vorgeschoben und wiederum, wie der Pfeil D zeigt, zurückgezogen. Auf aufeinander folgende Vorschübe E, G, I und. K folgen Rückzüge F, H, I und L. Jedes aufeinander folgendes Eindringen ist grosser als das vorhergegangene, wie dies durch die zunehmende Länge der Pfeile A, C, E, G, I und K angedeutet wird.

Es muß vorgehoben werden, daß dann, wenn der Bohrer das Werkstück berührt und bohrt, die Eindringgeschwindigkeit langsam und gesteuert ist. Für einen effektiven Bohrvorgang erfolgen die Rückzugszyklen mit hoher Geschwindigkeit. Darüber hinaus sollte der Vorschub zur Werkstückoberfläche hin nach einem Zurückziehen mit grosser Geschwindigkeit erfolgen. Die in der Zeichnung dargestellte Einrichtung ermöglicht ein Zurückziehen mit der schnellstmöglichen Geschwindigkeit, gefolgt von einem Schnellvorschub bis zu einem Punkt, an dem sich der Bohrer kurz oberhalb der Arbeitsfläche im Werkstück befindet.

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Die zur Erreichung dieser Arbeitsweise der Einrichtung erforder-

g? liehen Einzelteile werden unter Hinweis auf Fig. 4 nachstehend

naher erläutert. Der Mitnehmer 12 ist an der Vorschub-Kolbenstange 30a eines Hauptvorschubkolbens 30b angeordnet. Der Hauptvorschubkolben 30b ist in einem Zylinder 30 zur Bewegung der Kolbenstange 30a verschiebbar gelagert. Der Hauptvorschubkolben 30b wird durch das Einwirken von Luft, die über die Druckluftleitung 31 zugeführt wird, gezwungen den Bohrer voran zu schieben

durch
und beim Zuführen von Luft die Leitung 32 zurückzuziehen. Ein

Druckluftmotor 33 wird durch Druckluft angetrieben, die über einen I. ist

Kanal zugeführt, der sich von einer Luftdruckleitung 34 aus durch

die Kolbenstange 30a hindurcherstreckt. Die Leitung 34 führt vom

Jj Auslaß eines 2-Wege, pilotgesteuerten mechanischen RücKstellmotorventil 35 zum Kanal.

Druckluft wird dem Ventil 35 über eine Leitung 36 zugeführt, die zu einem Einlaß 37a führt. Die Leitung 36 ist ferner mit dem Einlaß des Ventils 35 verbunden und über eine Leitung 39 mit einem

eine Tiefen-Ventil 38. Der Einlaß 37a ist darüber hinaus über Leitung 40 mit der Eingangsöffnung eines doppelpilotgesteuerten 4-Wege-Vorschub- und RückstellventiB 41 verbunden.

Befindet sich das Ventil 41 in der in Fig. 4 dargestellten Lage, so ist die Leitung 40 über das Ventil 41 sowohl mit der der Rückführungsleitung 32 als auch mit der Eingangsöffnung eines doppel-

pilotgesteuerten 4-¥ege-Rückstell- Steuerventils 42 verbunden. Die Ausgangsöffnung des Ventils 42 ist über eine Luftleitung mit der pilotsteuerungs Einlaßöffnung 41 und durch die gleiche Leitung 43 an eine Leitung 44 angeschlossen, die über eine Strömungssteuereinrichtung 45 zur Rückzugseinrichtung 20 führt.

Die Leitung 31 ist durch eine Luftleitung 46 über eine Durchfluß-Steuereinrichtung 47 mit der pilotsteuerungs Einlaßöffnung eines normalerweise geschlossenen 3-Wege Ventils 48 verbunden. Die Durchfluß-Steuereinrichtung 47 und das normalerweise geschlossene 3-Vfege Ventil 48 umfassen ein einstellbares Zeitveiitil 48a* Die Eingangsöffnung des Ventils 48 steht in Strömungsverbindung mit einem urucklufteinlaß 37b e. Die Auslaßöffnung des Ventils 48 ist über eine Luftleitung 49 mit einem Wechselventil 50 verbunden von dem eine Luftleitung 41 zum Pilotsteuerungseinlaß des Ventils 41 führt. Ein zweiter Einlaß zum Wechselventil 50 wird über eine Luftleitung 52 versorgt, die von einem zweiten Wechselventil 53 herführt. Die Leitung 52 führt ferner zum Pilotsteuerungseinlaß des Ventils 42. Ein Eingang des Ventils 53 wird durch ein Notrückstellventil 54 versorgt, dessen Eingang mit dem Drucklufteinlaß 37c verbunden ist. Der zweite Eingang des Ventils 53 ist mit einer Luftleitung 55 verbunden, die von der Ausgangsöffnung des Tiefen-Ventils 38 herführt.

Ein Fernsteuerungsventil 56 ist mit seiner Eingangsöffnung an einen Drucklufteinlaß 37d angeschlossen, während die Ausgangs-

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öffnung über eine Luftleitung 59 an die zweite Pilotsteuerungseinlaßöffnung des Steuerventils 42 angeschlossen ist. Bei dem dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Fernsteuerventil ein mechanisch betätigbares normalerweise geschlossenes 3-Wege Ventil mit Rückstellfeder.

Die Vorschubgrössen-Steuereinrichtung 14 umfaßt einen Kolben I4d und eine ineSre Feder I4e, die den Kolben normalerweise nach links drückt. Der Kolben ist durch eine einstellbare Verengung I4f überbrückt, zu der ein Einstellventil 14g parallel geschaltet ist. Die Bewegung des Kolbens in Vorschubrichtung macht es daher erforderlich, daß Druckmedium durch die Verengung I4f fließt, wodurch die Größe bestimmt wird, mit der der Kolben 30b den Motor 33 antreiben kann, um das Bohrfutter 10 in das Werkstück zu treiben. Es wird hervorgehoben, daß die öffnung der Verengung I4f mittels des Knopfes 14c einstellbar ist, der in Fig. dargestellt ist. Darüber hinaus hat die Durchflußsteuereinrichtung 45 eine einstellbare öffnung 45a, die von einem Einstellventil 45b überbrückt ist.

Im Betrieb wird die Öffnung 45a so eingestellt, daß dann, wenn ein Luftdrucksignal in der Leitung 44 erhalten und über die Durchflußsteuereinrichtung 45 zur Rückzugsteuereinrichtung 20gesandt wird, die in der Einrichtung 20 entwickelte Kraft zu einer Größe ansteigen wird, um die Rückstellkraft der Feder I4e zu überwinden, nachdem der Kolben sich ein vorbestimmtes Stück bebewegt hat. - 10 -

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Dieses Stück bzw. diese Entfernung ist gewählt worden, um sicherzustellen, daß dann, wenn der Bohrer wieder vorgeschoben wird und der Anschlag 12a den Schuhteil 20 d mit hoher Geschwindigkeit berührt ein weiterer Vorschub unter der Steuerung der Vorschubgrössen-Steuereinrichtung 14 erfolgt. Diese Steuereinrichtung verringert c' mach die Größe des Vorschubs auf ein gesteuertes Niveau, bevor die Spitze des Bohrers die Oberfläche des Werkstücks erreicht.

Wenn das Fernsteuerstartventil 56 betätigt wird, um den Ventilüchieber im Steuerventil 42 in Stellung zu bewegen, wird Luft vom Auslaß 43 der Pilotsteuerungseinlaßöffnung des Ventils 41 zugeführt. Der Auslaß des Ventils 41 wird daraufhin sowohl von der Rückstellseite des Kolbens 30b als auch von der Zuführungsöffnung des Steuerventils 42 umgeleitet. Genauer gesagt, es fließt Luft vom Ventil 41 zu der Vorschubseite des Kolbens 30b über die Leitung 31 und zu der Einlaßöffnung 46 des einstellbaren Zeitventils 48a.

Wenn der Bohrer vorgeschoben wird, öffnet sich das Motorventil 35 und der Motor 33 wird angetrieben. Die Vorschubgrössen-Steuereinrichtung 14 1st eingestellt, um die Vorschubgröße des Kolbens 30 beim Bohren zu steuern_tund der Kolben setzt seine Voranbewegung fort, bis das Zeitventil 4Sa ein Ausgangssignal erzeugt. Es ist klar, daß das Zeitventil einstellbar ist, um den Hackzyklus zu verändern, wodnrch das besondere Bohren an die angetroffenen Verhältnisse angepaßt wird. - 11 -

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Der Ausstoß des Zeitventils 48 wird der Pilotsteuerungsöffnung des Ventils 41 zugeführt. Wenn der Schieber des Ventils 41 verschoben ist, wird der Ausgang dieses Ventils zur Rückstellseite des Kolbens 30 und zur Eingangsöffnung des Ventils 42 geleitet. Der Ausstoß dieses Ventils 42 selbst wird der PiIotsteuerungseinlaßöffnung des Ventils 41 zugeführt und über die Durchflußßteuereinrichtung 45 zur Rückzug-Einrichtung 20 hin. Die Luft wird durch die Einrichtung 45 der Rückzug-Einrichtung 20 zugeführt, um Luftdruck an einem Punkt zu erhöhen, an dem die Rückstellfeder der Vorschubgrössen-Steuereinrichtung 14 im Gleichgewicht steht, um das Ausfahren der Kolbenstange 14b zu stoppen. Das Bohrfutter 10 und der Mitnehmer 12 bewegen sich jedoch in Abhänigkeit vom Vorschubkolben 30b weiter zurück. Der Auslaßdruck auf der Vorschubseite des Kolbens 30b wird wirksam, um das Zeitventil 48a in der offenen Stellung zu halten und dadurch den Luftdruck über die Leitungen 49 und 51 zu der Pilotsteuerungseinlaßöffnung des Ventils 41 aufrechtzuerhalten. Das Ventil 41 ist auf diese Weise gegen ein Verschieben gesichert, bis der Vorschubkolben völlig zurückgezogen ist.

Befindet sich der Kolben 30b in seiner völlig zurückgezogenen Stellung, fließt der Ausgangsdruck auf der Vorschubseite des Kolbens ab, um ein Schließen des Zeitventils 48a zu ermöglichen. Die Pilotsteuerungseinlaßöffnung des Ventils 41 kann dann über das Zeitventil 48a entlüftet werden. Der Luftdruck an der Pilotsteuarungseinlaßöffnung des Ven^tils 41 verschiebt daraufhin das

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Ventil und leitet Druckmedium zu den Leitungen 31 und 46, wodurch der Kolben 30b voranbewegt wird. Das Bohrfutter 10 und der Mitnehmer 12 werden schnell voranbewegt bis der Anschlag 12a an den Schuhteil 20d anschlägt. Die Vorschubsgröße wird danach durch die Vorschubgrössen-Steuereinrichtung 14 auf ein gesteuertes Niveau abgesenkt, bevor die Bohrspitze das Werkstück berührt. Der Kolben 30b setzt die Voranbewegung fort, bis das Zeitventil 48a •in Ausgangssignal erzeugt, um den Kolben 30b erneut zurückzuziehen.

Die Hackzyklen werden fortgesetzt, bis die gewünschte Bohrtiefe erreicht ist. Dann achließt das Tiefenventil 38, um ein Luftsignal über Ventil 43 der Pilotsteuerungseinlaßöffnung des Ventils 4-2 und auch über die Ventile 53 und 50 der Pilotsteuerungseinlaßöffnung des Ventils 41 zuzuführen. Das Ventil 41 wird dadurch verschoben, um das Bohrfutter 10 und den Mitnehmer 12 in die Ausgangsstellung zu bewegen. Darüber hinaus wird das Steuerventil 42 in seine geöffnete Stellung verschoben, um einen Zufluß von Luft zu der Pilotsteuerungseinlaßöffnung des Ventils 41 und zu der Rückzug-Steuereinrichtung 20 zu verhindern. Der Bohrer wird daher zurückgezogen, abgeschaltet und die Vorschubgrössen-Steuereinrichtung 14 wird durch die Feder in ihre Ausgangsstellung beweg-t. Die Bohreinrichtung kann ebenfalls abgeschaltet und durch manuelles Betätigen des Knopfes 54a des Sicherheitsrückstellventils 54 in die Ausgangsstellung gebracht werden. Die Bohreinrichtung unterbricht daraufhin in einer Weise, wie sie für

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das Tiefenventil 38 beschrieben wurde, den selbsttätigen Hackzyklus zu jeder Zeit während des Bohrvorgangs. Nach einem Abschalten kann die Bohreinriohtung durch Niederdrücken des Startknopfes 56a des Ventils 56 wieder in Betrieb genommen werden.

Claims

ti III! ■·· ■ ν ι : ι j ill 1 J ι ■ ι % ι -, ι U. März 1978 Da-Hg/Bi Gardner-Denver Company Dallas, Texas, V.St.A. Schutzansprüche

1. Bohreinrichtung ait einem Bohrfutter zum in Umlauf versetzen eines Bohrers, der durch einen Vorschubkolben schrittweise in aufeinanderfolgenden, in der Eindringtiefe suntlamenden Schritten vorgeschoben, dann zwischen den Schritten zum Entfernen der Bohrspäne zurückgezogen und danach schnell zur Arbeitsfläche in dem Werkstück hinbewegt wird, gekennzeichnet durch eine die Größe des Vorschubes steuernde Einrichtung (H), die durch einen Mitnehmer (12) mechanisch mit der Kolbenstange (30a) des Vorschubkolbens (30) verbunden ist, und durch eine Kraft erzeugende Rückzugeinrichtung (20) zum Begrenzen jeder Rückzugbewegung der Steuereinrichtung (14) auf eine vorbestimmte Entfernung, so daß jeder

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Schnellvorschub des Bohrers mit der gleichen vorbestimmten Entfernung von der Arbeitsfläche beginnend, begrenzt wird.

2. Bohreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Größe des Vorschubes steuernde Einrichtung (14) durch einen Hydraulikzylinder mit einer Rückstellfeder (i4c) gebildet ist und daß die Rückzugeinrichtung (20) einen pneumatischen Zylinder mit einem Fuß (20c) umfaßt, der in die Bewegungsbahn der Kolbenstange (I4b) des Hydraulikzylinders ragt.

3. Bohreinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der pneumatische Zylinder (20) über ein einstellbares Durchfluß-Steuerventil (45) an die Druckluftleitung der Bohreinrichtung angeschlossen ist.

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