SE533114C2 - Borrspindelenhet - Google Patents

Description

25 30 ningskraft som faktiskt påförs på borrspindeln. Exem- pelvis skulle skadade lager och/eller kugghjul i kraft- överföringsvägen mellan drivmotorn och borrspindeln med- föra en missledande hög uteffekt från motorn och därmed en indikerad “stor” matningskraft med en felaktig och inte önskvärd motoreffektminskning som följd.

Ett annat sätt att indikera den matningskraft som fak- tiskt pàförs på borrspindeln är att anordna ett par axi- ell kraft avkännande anordningar anslutna till de som kullager utförda spindellagren i borrspindelns matnings- mekanism. Detta innebär att den axiella kraften på borr- spindeln fördelas pà tvà eller fler lager och att två eller fler axiell kraft avkännande anordningar är inrät- tade för att avge separata signaler till en beräknings- enhet, där de mottagna signalerna ställs samman för att ge en korrekt indikation på den faktiska matningskraf- ten. Användning av två eller fler axiell kraft överfö- rande lager och två eller fler axiell kraft avkännande anordningar kräver extra beräkningskapacitet för signal- behandling och medför att borrspindelenheten får onödigt stort omfång.

Ett ändamål med uppfinningen är att tillhandahålla en borrspindelenhet av den typ som har dels en borrspindel med axiellt gående kilspår för samverkan med en rota- tionsdrivmekanism, dels en skruvgänga för samverkan med en matningsdrivmekanism, varvid det finns en matnings- kraft avkännande anordning som möjliggör slankare utvän- diga dimensioner på spindelenheten och till gensvar på matningskraften genererar en enda signal som inte pâver- kas av oregelmässigheter i spindelenhetens kraftöverfö- ring och ger en direkt och riktig mätning av den axiella matningskraft som faktiskt påförs på borrspindeln. 10 15 20 25 30 533 *På-fi Ytterligare ändamål och fördelar med uppfinningen framgår av den härefter följande beskrivningen och av patentkraven.

En föredragen utföringsform av uppfinningen är närmare beskriven i det följande med hänvisning till den bifo- gade ritningen, på vilken: Fig. 1 är en sidvy av en borranordning som innefattar en borrspindel enligt uppfinningen, och Fig. 2 är en delvy i större skala av borranordningen i fig. 1.

Borranordningen som är visad i ritningsfigurerna inne- fattar en rotationsmotor 10, en borrspindelenhet med ett hus 12 och en rörformig borrspindel 14, en rotations- drivmekanism 15 för borrspindeln, en matningsdrivmeka- nism 16 för borrspindeln, och en kraftöverföringsanord- ning 17 som förbinder motorn 10 med såväl rotationsdriv- mekanismen 15 som matningsdrivmekanismen 16. Rotations- drivmekanismen 15 innefattar en rotationsdrivhylsa 21, som omger borrspindeln 14 och är axiellt läst till huset 12. Matningsdrivmekanismen 16 innefattar en roterande matningsdrivhylsa 22, som också omger borrspindeln 14 och är axiellt låst till huset 12.

Rotationsdrivhylsan 21 är försedd med invändiga bommar (inte visade), och borrspindeln 14 är försedd med ett par axiellt gående kilspàr 20, varvid bommarna är avsed- da att samverka med kilspåren 20 för att överföra ett rotationsdrivmoment till borrspindeln 14 och samtidigt medge axiell rörelse hos den sistnämnda. Borrspindeln 14 är vidare försedd med en utvändig skruvgänga 26 för sam- verkan med en invändig gänga 27 på matningsdrivhylsan 22 för att utöva axiella krafter på borrspindeln 14 när den IOtêlfâS . 10 15 20 25 30 ül 93 HJ .g .a -ß Denna typ av rotationsdrivanordning och matningsdriv- anordning för borrspindeln är väl känd och tidigare be- skriven i det ovannämnda USA-patentet 4 591 299 och i USA-patentet 5 351 797. Spindeldrivarrangemanget be- skrivs därför inte mer i detalj.

Matningsdrivhylsan 22 och rotationsdrivhylsan 21 är radiellt stödda i förhållande till huset 12 under för- medling av lager 30, 31, 32 av nållagertyp, vilka inte är i stånd att överföra några axiella krafter mellan hylsorna 22, 21 och huset 12. I stället är matningsdriv- hylsan 22 axiellt stödd i förhållande till huset 12 av ett axiallager 34, som är beläget mellan den bakre änden av matningsdrivhylsan 22 och en bakre ändvägg 35 på hu- set 12. Mellan axiellagret 34 och denna ändvägg 35 finns en axiell kraft avkännande anordning i form av en last- cell 36, som är anordnad att avge elektriska signaler till gensvar på de axiella krafter som pâförs på borr- spindeln 14 under förmedling av matningsdrivhylsan 22.

Dessa signaler tas emot och behandlas av en inte visad, borrningsoperationen övervakande och styrande enhet som är ansluten till drivmotorn 10.

I denna utföringsform av uppfinningen är lagren 30, 31, 32 av nållagertyp, som är en lämplig typ av lager.

Alternativt skulle det vara möjligt att använda andra typer av rullager eller rent av glidlager. Vad som är viktigt är att de inte överför någon axiell belastning från huset 12 till borrspindeln 14.

En betydelsefull fördel som fås med lagerarrangemanget och den axiell kraft indikerande anordningen enligt upp- finningen är att man får en korrekt indikering av den axiella kraft som faktiskt pàförs på borrspindeln 14 utan någon inverkan till följd av förekommande felfunk- 10 15 20 533 11-11 tioner i kraftöverföringen mellan motorn och matnings- drivmekanismen.

Det radiella nållagerstödet för matningsdrivhylsan 22 är fördelaktigt också genom att hela den axiella belast- ningen pà borrspindeln 14 överförs till huset 12 via ett enda axiallager och att det är möjligt att använda en enda axiell belastning avkännande anordning. Detta för- enklar signalbehandlingen i den borrningsoperationen övervakande och styrande enheten.

Ytterligare en fördel som fås med uppfinningen är att den medger ett slankt utvändigt mått på borrspindelenhe- ten ll, emedan nàllagerarrangemanget är mycket kompakt.

En slankare borrenhet resulterar i förbättrad tillgäng- lighet till borrenheten i olika applikationer.

Det bör observeras att utföringsformerna av uppfin- ningen inte är begränsade till det ovan beskrivna exemp- let utan kan varieras fritt inom patentkravens omfatt- ning. Exempelvis kan den axiell kraft avkännande last- cellen 36 vara av varje lämplig typ. En sådan typ är ett piezoelektriskt element.

Claims (4)

10 15 20 25 533 *lflfl Patentkrav:

1. Borrspindelenhet innefattande ett hus (12), en borrspindel (14) som är roterbar och förskjutbar i längdled i förhållande till huset (12) och ansluten till en drivmotor (10), varvid borrspindelenhet borrspindeln (14) är försedd med axiellt gående kilspàr (20) för sam- verkan med invändiga bommar på en borrspindeln (14) om- givande rotationsdrivhylsa (21) och med en skruvgänga (26) för samverkan med en invändig gänga (27) på en borrspindeln (14) omgivande matningsdrivhylsa (22), samt lager (30-32, 34) för radiellt och axiellt stöd för borrspindeln i förhållande till huset (12), kännetecknad av att de nämnda lagren innefattar 0 ett eller flera radiallager (30-32) för överföring en- dast av radiella krafter mellan huset (12) och mat- ningsdrivhylsan (22), 0 ett ensamt axiallager (34) för överföring endast av axiella krafter mellan huset (12) och matningsdrivhyl- san (22), varvid 0 en axiell kraft avkännande anordning (36) är ansluten till det nämnda axiallagret (34) och anordnat att avge elektriska signaler till gensvar på axiell kraft.

2. Borrspindelenhet enligt patentkrav 1, i vilken de nämnda radiallagren (30-32), det nämnda axiallagret (34) och den nämnda, axiell kraft avkännande anordningen (36) är anordnade mellan matningsdrivhylsan (22) och huset (12). 533 *H4

3. Borrspindelenhet enligt patentkrav l eller 2, i vilken de nämnda radiallagren (30-32) innefattar nàlla- ger.

4. Borrspindelenhet enligt något av patentkrav l till 2, i vilken drivmotorn (lO) är en tryckluftmotor.