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Bohrmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Bohrmaschine, welche
zur Verwendung von Bohrspindelköpfen geeignet ist. Letztere dienen insbesondere
dazu, eine größere Anzahl von Löchern gleichzeitig zu bohren. Derartige Vorrichtungen
werden bisher in der Regel auf dem Bohrspindelschlitten oder, als sogenannte Bohrköpfe,
an der Bohrpinole einer normalen Bohrmaschine befestigt, wobei die einzelnen Bohrer
durch die Bohrspindel der Maschine angetrieben werden. Zum Antrieb der Spindel dient
hierbei z. B. ein über der Bohrspindel am Maschinengestell angeordneter Elektromotor.
Das ständerartig ausgebildete Gestell ist zur Aufnahme der Bohrspindel und des Getriebes
einseitig über den Bohrtisch hinweggekröpft, derart, daß infolge der exzentrischen
Kräfte das Gestell im Sinne eines Aufbäumens sehr ungünstig beansprucht wird und
sich eine außerordentlich schwere und teuere Maschine ergibt. Auch macht es in der
Regel Schwierigkeiten, die schweren Bohrspindelköpfe oder Bohrköpfe an den Bohrspindelschlitten
oder Bohrpinolen zu befestigen, abgesehen davon, daß an diesen fast niemals die
hierfür an sich notwendigen Flansche vorgesehen sind. Auch ist die Sicherung gegen
Verdrehen der Bohrköpfe ungenügend, insbesondere dann, wenn große Bohrköpfe verwendet
werden, bei denen die Verdrehkräfte unter Umständen weit außen angreifen.
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Es ist ferner bekannt, zwischen einem am Bohrspindelschlitten der
Bohrmaschine befestigten Bohrspindelkopf und der das Werkstück haltenden Vorrichtung
Führungssäulen anzuordnen, welche im wesentlichen zum Zentrieren der Vorrichtung
bzw. des Werkstückes gegen den Bohrspindelkopf dienen. Doch ist auch in diesem Falle
der Bohrspindelkopfschlitten an einem besonderen, über den Maschinentisch übergekröpften
Gestell geführt.
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Des weiteren ist eine Hochleistungsbohrmaschine bekanntgeworden, bei
welcher die Bohrspindel mit ihrem Schlitten zentrisch zwischen zwei durch eine Grundplatte
und eine Kopfbrücke starr miteinander verbundenen Säulen geführt ist und ihre Bewegung
von einem in der hohlen Kopfbrücke angeordneten
Getriebe und einem
auf der Kopfbrücke stehenden Antriebsmotor erhält.
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Demgegenüber besteht die Erfindung im wesentlichen darin, daß die
zur Führung eines Bohrspindelkopfes bzw. eines Bohrspindelkopfschlittens dienenden
Führungssäulen als frei stehende Säulen ausgebildet sind, auf deren freien Enden
der Schlitten bzw. der Bohrspindelkopf geführt wird.
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Durch die Erfindung wird der Vorteil einer außerordentlich kleinen,
leichten und billigen Maschine zur Verwendung von Bohrspindelköpfen ermöglicht.
Ein über dem Maschinentisch einseitig übergekröpftes joch- oder ständerartiges Gestell,
wie es bei den bisherigen Bohrmaschinen im allgemeinen üblich war, kommt in Fortfall.
Im Gegensatz zu der vorerwähnten Hochleistungsbohrmaschine, bei welcher der Bohrspindelschlitten
auf zwei senkrechten Säulen zentrisch geführt wird, ist ferner auch eine besondere,
die Säulen an ihrem oberen Ende verbindende Kopfbrücke oder Querjoch bei einer Maschine
nach der Erfindung nicht vorgesehen. Außer den Führungssäulen selbst brauchen oberhalb
des das Werkstück tragenden Tisches keine oder im wesentlichen keine dem Gestell
zugehörigen Teile vorhanden zu sein. Die Führungssäulen sind zweckmäßig im Maschinentisch
vergnkert, und der. Bohrspindelkopf bzw. der Schlitten ist auf das obere Ende der
zu ihrer Führung dienenden, durch kein oberes Querjoch gegeneinander versteiften
Stützsäulen aufgeschoben. Zweckmäßig sind die zur Führung des Bohrspindelkopfes
bzw. des Schlittens dienenden Führungssäulen ferner derart angeordnet, daß die in
Bohrrichtung wirkenden Axialdrücke die Führungssäulen im wesentlichen nicht auf
Biegung bzw., soweit sie von den Axialdrücken belastet werden, .nur auf Zug beanspruchen.
Durch eine derartige Kräfteaufnahme ist es möglich, den Führungssäulen trotz der
an ihren oberen Enden fehlenden gegenseitigen Versteifung einen geringen Querschnitt
zu geben und besonders leicht zu bemessen. Gleichzeitig können die Führungssäulen
in einem solchen Abstande voneinander angeordnet werden, daß auch die, z. B. infolge
von Widerständen im Material, um die Bohrachsen erzeugten Momente mit großer Sicherheit
aufgenommen werden.
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Eine nach der Erfindung ausgestaltete Bohrmaschine zeichnet sich durch
ein Gewicht aus, welches nur einen kleinen Bruchteil einer normalen oder auch einer
Mehrsäulenbohrmaschine beträgt, wie sie bisher für gleiche Stücke benutzt wurde,
und gewährleistet trotz ihrer leichten Bauart ein sehr genaues Arbeiten. Sie ist
vor allem dort von besonderem Vorteil, wo es sich darum handelt, in größerer Anzahl,
z. B. in Massenfabrikation, gleiche oder im wesentlichen gleich große Stücke mittels
Bohrkopfes zu berabeiten bzw. wo, wie es im allgemeinen der Fall ist, auf die Bearbeitung
stark verschiedener Werkstücke auf ein und derselben Maschine verzichtet werden
kann.
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Zur Aufnahme der beim Bohren auftretenden Axialdrücke können besondere,
von den Führungssäulen unabhängige und gegebenenfalls zur Übertragung des Vorschubes
dienende Gestängeglieder vorgesehen sein. Letztere durchsetzen z. B. die hohlen
Führungssäulen in axialer Richtung, so daß sie keinen zusätzlichen Raum beanspruchen
und die Kräfteaufnahme in besonders zweckmäßiger Weise erfolgen kann. Die zur Führung
des Bohrspindelkopfes bzw. Schlittens dienenden Säulen können in diesem Falle von
den in Bohrrichtung wirkenden Axialdrücken vollständig entlastet werden, so daß
sie nur noch die sich aus der Führung ergebenden, evtl. auftretenden Seitenkräfte
aufzunehmen haben.
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Seinen Vorschub erhält der Bohrspindelkopf oder der denselben tragende
Schlitten vorzugsweise von einem Vorschubgetriebe, welches unabhängig von den Führungssäulen
an der Maschine, z. B. am Maschinentisch oder Maschinenbett, angeordnet ist. Zur
Übertragurig des Antriebes kann beispielsweise ein Hebelgestänge mit einem Übertragungshebel
dienen, dessen Drehgelenk sich an der einen Führungssäule befindet und welcher durch
eine Stange verstellt wird, die z. B. die andere hohle Führungssäule axial durchsetzt:
In diesem Falle werden die beim Bohren auftretenden Axialdrücke einerseits durch
die zur Lagerung des Übertragungshebels dienende, auf Zug beanspruchte Führungssäule
und andererseits durch die den Vorschub bewirkende, die andere Führungssäule axial
durchsetzende Stange aufgenommen, wobei die zweitgenannte Führungssäule von den
Axialdrücken entlastet ist. . , Eine andere Ausführungsmöglichkeit für die Übertragung
des Vorschubes besteht darin, daß der Bohrspindelkopfschlitten von (vorzugsweise
zwei) zugleich den Vorschub bewirkenden Gestängegliedern getragen wird, welche z.
B. die Führungssäulen axial durchsetzen. Die beim Bohren auftretenden Axialdrücke
werden in diesem Falle von den Gestängegliedern aufgenommen, während die Führungssäulen
selbst von ihnen entlastet sind.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht ferner darin, daß neben
einer Vorrichtung zur Ausführung eines dem Arbeitshube entsprechenden Vorschubes
eine Einrichtung zur Erteilung eines Vorschubes unabhängig vom Arbeitshube vorgesehen
ist. Insbesondere kann hierzu eine z. B. von Hand verstellte Schraubverbindung dienen,
durch welche das den Vorschub auf die Gestängeglieder übertragende Glied mit diesen
gekuppelt ist.
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Die Anordnung ist ferner zweckmäßig derart getroffen, daß das Gewicht
des Bohrspindelkopfschlittens und der von diesem getrageren Teile durch eine Gegenkraft,
z. B. ein Gegengewicht, eine Federkraft o. dgl., ausgeglichen ist. Diese Gegenkraft
greift insbesondere derart an den den Vorschub übertragenden Gliedern an und ist
so bemessen, daß sowohl unter der Wirkung des Gewichtes bzw. der Gegenkraft als
auch unter der Wirkung des Bohrdruckes die zu`-sammenwirkenden Glieder eines den
Vorschub übertragenden Verstellgetriebes ohne Druckrichtungswechsel zwischen Leerhub
und Arbeitshub kraftschlüssig miteinander im Eingriff gehalten werden. Als Verstellgetriebe
dient hierbei z. B. eine Schraubverbindung mit Verstellmuttern, welche die den Bohrspindelkopfschlitten
tragenden senkrechten Gestängeglieder mittels Gewindes axial verstellen, und zwar
insbesondere derart, daß die senkrechten Gestängeglieder durch das Gewicht bzw.
die Gegenkraft
auf Druck und durch den Arbeitsdruck auf Zug beansprucht
werden.
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Zum Antrieb der Bohrspindel des Bohrspindelkopfes dient zweckmäßig
ein Antriebsmotor, insbesondere Elektromotor, welcher unmittelbar am oder auf dem
Bohrspindelkopfschlitten angeordnet ist. Des weiteren trägt der Bohrspindelkopfschlitten
zweckmäßig eine an den Führungssäulen geführte Spannvorrichtung für das Werkstück,
welche zugleich die Führungen für die Bohrer aufweisen kann. Zwischen der federnd
angeordneten Spannvorrichtung und dem Bohrspindelkopfschlitten kann eine Einstellvorrichtung
zur Höheneinstellung bzw. zur Änderung des Spanndruckes vorgesehen sein.
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Weitere Merkmale der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung
zweier Ausführungsbeispiele der Erfindung zu entnehmen. Hierbei zeigt Fig. i in
vereinfachter Darstellung eine Bohrmaschine, deren Bohrspindelkopfschlitten seinen
Vorschub mittels eines auf der einen Führungssäule gelagerten Hebels erhält, Fig.
2 eine Bohrmaschine, bei welcher beide Führungssäulen ausschließlich zur Führung
dienen und der Bohrspindelkopfschlitten einen Vorschub durch zwei im Innern der
Führungssäulen zugeordnete Stangen erhält, die zugleich das Gewicht des Schlittens
und der von ihm getragenen Teile aufnehmen.
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In beiden Ausführungsbeispielen sind entsprechende Teile mit gleichen
Bezugszeichen versehen.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. i sind im Maschinentisch oder
Maschinenbett i die beiden Stütz-oder Führungssäulen 2, 3 fest verankert. Auf diesen
Führungssäulen gleitet in Bohrungen der Bohrkopfschlitten 4, in welchem auf beliebige
Weise der Bohrkopf 5 mit den Bohrern 6 befestigt ist. Die Stütz- oder Führungssäule
2 ist hohl ausgebildet und wird von einer Stange 8 axial durchsetzt, welche an einem
bei 4o an der Führungssäule 3 gelagerten, ring- oder gabelförmig ausgebildeten Hebel
41 angelenkt ist. Mittels zweier seitlicher Lenker 42 ist der Hebel 41 mit dem Schlitten
4 gelenkig verbunden.
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Das durch die Tischplatte i hindurchgeführte Ende der Stange 8 ist
mit dem einen Hebelarm eines Winkelhebels 43 gelenkig verbunden, dessen anderer
Hebelarm eine Rolle 15 trägt, welche auf einem Nocken 20 abläuft. Der Nocken 20
wird durch ein Getriebe i9, z. B. ein Schaltgetriebe, angetrieben, das seinerseits
seinen Antrieb über Riemenscheiben 17 und 18 von einem Elektromotor 16 erhält.
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Der Antrieb der Bohrer 6 erfolgt z. B. durch einen Elektromotor 25,
welcher unmittelbar auf den Bohrkopfschlitten 4 aufgesetzt ist. Das Werkstück selbst
wird durch eine Vorrichtung 44, z. B. einen automatischen Teiltisch, gehalten, welcher
auf dem Maschinentisch i befestigt ist.
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Die Stütz- oder Führungssäulen 2, 3 sind in einer ungefähr durch den
Schwerpunkt des Bohrbildes gehenden Ebene angeordnet. Während der Bohrarbeit werden
dadurch in der Stützsäule 3 sowie in der den Vorschub vermittelnden Stange 8 Zugkräfte
erzeugt, während die Stützsäule 2 hiervon im wesentlichen entlastet ist.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 wird der Bohrkopfschlitten
4 im Gegensatz zu dem vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel von keiner der Stütz-oder
Führungssäulen 2, 3 getragen. Letztere dienen vielmehr ausschließlich zur Führung
oder seitlichen Abstützung des den Bohrkopf 5 tragenden Bohrkopfschlittens 4. Dieser
ist mittels glockenförmiger Teile 9, io mit den oberen Enden der die Stütz- oder
Führungssäulen axial durchsetzenden senkrechten Stangen 7, 8 verbunden, die an ihren
über die Führungssäulen nach unten hinausragenden Enden mit Gewinde versehen sind.
Auf die Gewinde sind Muttern i1 und 12 aufgeschraubt, welche ihrerseits auf ihren
Außendurchmessern eine Schneckenverzahnung besitzen, und welche in einem gemeinsamen
quer angeordneten Träger 14 axial unverschiebbar gelagert sind. In die Schneckengewinde
der Muttern 11, 12 greifen in der Zeichnung nicht sichtbare Schnecken ein, welche
auf einer mittels Handrades 36 drehbaren und ebenfalls im Träger 14 gelagerten Welle
13 angeordnet sind.
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Der im Gestellfuß der Maschine untergebrachte Vorschubmotor 16 treibt
über die Riemenscheiben 17 und 18 das z. B. als Schneckengetriebe ausgebildete Vorschubgetriebe
i9 an, das seinerseits mittels Nockens oder Kurvenscheibe 20 und mittels der am
Träger 14 gelagerten Rolle 15 dem Träger 14 zur Ausführung des Arbeitshubes eine
Auf- und Abbewegung erteilt.
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Unterhalb des Trägers 14 und in einem gewissen Abstand von diesem
ist ferner auf die Gewindeenden der beiden senkrechten Stangen 7 und 8 ein Querbalken
21 aufgesetzt. Am linken und rechten Ende dieses Balkens sind Seile 22 und 23 befestigt,
welche über unterhalb des Tisches i an diesem gelagerte Umlenkrollen geführt sind
und an deren unteren Enden ein Gegengewicht 24 hängt.
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Der Bohrkopfschlitten trägt einerseits wiederum den Bohrkopf 5 mit
den Bohrern 6 sowie andererseits den zum Antrieb der Bohrer dienenden Elektromotor
25. Des weiteren ist an dem Bohrkopfschlitten 4 ein Gleitstück 28 aufgehängt, welches
auf den Stütz- oder Führungssäulen 2, 3 in Bohrungen geführt ist. Die Verbindung
mit dem Schlitten 4 erfolgt durch Druckstangen 29, 30, welche die Hülsen 3Z, 32
axial durchsetzen und in diesen durch Federn 33 belastet sind. Die Hülsen 31, 32
sind in Bohrungen des Bohrkopfschlittens 4 in senkrechter Richtung verschiebbar
eingesetzt und können in ihm durch die Klemmelemente 34, 35 festgespannt werden.
Das Gleitstück 28 dient einerseits dazu, das Werkstück während des Bohrens auf dem
Tisch mittels der Federn 33 festzuspannen, und andererseits als Führung für die
Bohrer 6. Zu diesem Zweck ist an das Gleitstück 28 eine die Bohrbüchsen 26 für die
Bohrer 6 enthaltende Platte 27 z. B. auswechselbar befestigt. Durch Verstellen der
Hülsen 31, 32 im Bohrkopfschlitten 4 kann der Anpreßdruck, mit welchem das Werkstück
auf den Tisch i festgespannt wird, in einem jeweils gewünschten Maße geändert werden.
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Bei jeder Umdrehung des Nockens oder der Kurvenscheibe 20 führt der
Bohrkopf 5 einen Arbeitshub aus, indem der Bohrkopfschlitten 4 durch das Querträgerglied
14 und die beiden senkrechten Stangen 7 und 8 an den Stütz- oder Führungssäulen
2,3 in senkrechter Richtung geführt wird. Zur Höhenverstellung des
Bohrkopfschlittens
4, unabhängig von dem Antrieb der Kurvenscheibe 2o, dient das Handrad 36, welches
mittels der Schneckenwelle 13 die Muttern ii und 12 auf den Stangen 7 und 8 verdreht
und dadurch diese bei gleichbleibender Höhenlage des Querträgergliedes 14 nach aufwärts
oder nach abwärts verstellt.
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Das Gegengewicht 24 ist ferner größer bemessen als das Gesamtgewicht
des Bohrkopfschlittens 4 und der mit dem Schlitten verbundenen, an seiner Vorschubbewegung
teilnehmenden Maschinenteile, also des Bohrkopfes 5 mit den Bohrern 6, des Antriebsmotors
25, der Spannvorrichtung 27, 28, der Stangen 7 und 8 sowie des Querträgergliedes
14. Bei nicht arbeitender Maschine wird daher das Gegengewicht 24 mittels des Querbalkens
21 die Stangen 7 und 8 unter Überwindung der dieselben belastenden Gewichte nach
aufwärts drücken, so daß sich z. B. die Muttern ii und 12 an das untere Ende der
Stützsäulen 3 bzw. 2 anlegen. Die Stangen 7 und 8 werden hierbei auf Druck beansprucht,
und die Kraftübertragung von den Stangen 7, 8 auf die Muttern 11, 12 erfolgt an
den oberen Flanken des verbindenden Gewindes.
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Führt die Maschine bei Antrieb durch das sich abwärts bewegende Querträgerglied
14 ihren Arbeitshub aus, wird also der Bohrkopf 5 durch eine nach aufwärts gerichtete
Druckkraft belastet, so werden die Gestängeglieder 7, 8 auf Zug beansprucht. Die
vom Querträgerglied 14 übertragene Antriebskraft überträgt sich hierbei wieder über
die oberen Gewindeflanken des die Muttern 11, 12 mit den Stangen 7, 8 verbindenden
Gewindes auf die letzteren. Es werden also sowohl im Leerhub als auch im Arbeitshub
stets nur die oberen Gewindeflanken belastet, und es tritt kein Druckwechsel im
Gewinde der Muttern 11, 12 ein, wie es z. B. der Fall wäre, wenn die das Gegengewicht
24 tragenden Seile 22, 23 statt -am Querbalken 21 am Querträgergliede 14 befestigt
wären. Ein solcher Druckwechsel würde sich z. B. sehr unheilvoll auswirken, wenn
man genauere Bohrungstiefen bearbeiten will; außerdem würden die Bohrer gefährdet,
da sie knapp vor Beendigung der Bohrarbeit, beim Durchbrechen, durch den Druckwechsel
einen plötzlichen zusätzlichen Vorschub erhalten würden.
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Die Stütz- oder Führungssäulen 2, 3 sind, wie aus der vorstehenden
Beschreibung hervorgeht, von den beim Bohren auftretenden Axialdrücken praktisch
vollständig entlastet: Sie dienen, lediglich zur Führung in axialer Richtung und
haben gegebenenfalls nur Seitenkräfte oder Momente, die sich bei unsymmetrischen
Bohrbildern ergeben können, aufzufangen. Durch die beiden im Abstand angeordneten
Säulen können diese Kräfte sicher aufgefangen werden.
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Die Anordnung kann ferner in einfacher und zweckmäßiger Weise ohne
weiteres so getroffen werden, daß Bohrkopf 5, Gleitstück 28 oder Bohrerführungsplatte
27 schnell und bequem ausgewechselt werden können, wobei dieses durch Anordnung
geeigneter Paßstifte, Aufnahmebüchsen o. dgl. gegebenenfalls ohne geringste Ausrichtearbeit
erfolgen kann. Durch Hochschrauben der Stangen 7 und 8 mittels des Handrades 36
kann der Bohrkopfschlitten 4 weit nach oben ausgefahren werden, so daß z. B. die
Auswechslung weiterhin erleichtert wird und eine Anpassung an verschiedene Werkstückhöhen
vorgenommen werden kann.
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Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt.
Beispielsweise können gegebenenfalls bei geeigneter Anordnung auch beide Stütz-
oder Führungssäulen zur Aufnahme der beim Bohren auftretenden Arbeitskräfte dienen.
Statt mittels eines Kurvengetriebes kann der Vorschub, z. B. unter Vermittlung des
Trägers 14, auch durch eine Gewindespindel oder auf sonstige geeignete Art, z. B.
mechanisch, elektromechanisch, pneumatisch oder hydraulisch, erfolgen.