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Die
Erfindung betrifft eine Bohrstange zur Bearbeitung hintereinander
liegender Stege gemäß Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Bohrstangen
der hier angesprochenen Art sind bekannt. Sie dienen beispielsweise
dazu, die Lagerstellen für
eine Nocken- oder Kurbelwelle eines Kraftfahrzeugmotors zu bearbeiten.
Dazu weisen die Bohrstangen mindestens zwei in einem Abstand zueinander
angeordnete Schneiden auf, die geometrisch bestimmt sind und dazu
dienen, die Stege einer spanenden Bearbeitung zu unterwerfen. Der
Abstand der Schneiden zueinander ist in Richtung der Mittelachse
der Bohrstange gemessen. Bei der Bearbeitung der Stege tritt ein
Verschleiß der
Schneiden auf. Um diesen ausgleichen zu können, sind bei Bohrstangen
der hier angesprochenen Art Einstellvorrichtungen vorgesehen, die
die radiale Stellung der Schneiden beeinflusst und damit einen Ausgleich des
Verschleißes
ermöglicht.
Zur Betätigung
der Einstellvorrichtungen ist in der Regel eine Betätigungseinrichtung
vorgesehen, die eine Zugstange umfasst. Diese wird im Inneren des
Grundkörpers
der Bohrstange in Richtung der Mittelachse verlagert und/oder gedreht,
um die Einstellvorrichtung zu betätigen. Um die Betätigungskräfte auf
die Einstellvorrichtungen zu übertragen,
sind Kupplungseinrichtungen vorgesehen. Beispielsweise sind Betätigungseinrichtungen
bekannter Bohrstangen so ausgelegt, dass bei einer Drehung der Zugstange
in einer Richtung eine radial nach außen gerichtete Bewegung der
Schneiden erfolgt, um einen Verschleiß ausgleichen zu können. Es
hat sich als nachteilig erwiesen, dass bei derartigen Bohrstangen
alle Schneiden gleichzeitig nachgestellt werden. Es ist aber sehr wohl
möglich,
dass einzelne Schneiden einem schnelleren Verschleiß unterliegen
als andere und bei einer Nachstellung der Schneiden ungleiche Bohrungsdurchmesser
im Bereich der Stege entstehen, weil alle Schneiden nur um ein gleiches
Maß nachstellbar
sind.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, eine Bohrstange zu schaffen, die diesen
Nachteil vermeidet.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe wird eine Bohrstange vorgeschlagen, die die in Anspruch
1 genannten Merkmale aufweist. Sie zeichnet sich dadurch aus, dass
eine Kopplungseinrichtung so ausgelegt ist, dass jeweils nur eine
einzige Einstellvorrichtung einer Schneide aktiviert wird. Es ist
damit möglich, gezielt
einzelne Schneiden einer Bohrstange bei einem Verschleiß radial
nachzustellen, während
die Einstellung anderer Schneiden unbeeinflusst bleibt.
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Bei
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist
vorgesehen, dass die Betätigungseinrichtung
mindestens einen Antrieb aufweist, der elektrisch und/oder hydraulisch
und/oder pneumatisch sein kann. Der Antrieb wirkt über eine
Kopplungseinrichtung auf die Schneiden. Dabei ist die Art des Antriebs frei
wählbar
und kann auf die räumlichen
Gegebenheiten innerhalb der Bohrstange abgestimmt werden.
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Bei
einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist vorgesehen, dass die Betätigungseinrichtung
separate Antriebe aufweist, die jeweils einer Schneide zuordenbar
sind. Insbesondere bei elektrischen Antrieben ist dabei die separate
und gezielte Ansteuerung der Einstellungseinrichtung einer Schneide
leicht möglich.
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Bei
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist
vorgesehen, dass die Kopplungseinrichtung integraler Bestandteil
der Einstellvorrichtung und/oder der Betätigungseinrichtung ist. Damit
wird praktisch eine direkte Kopplung zwischen Einstellvorrichtung und
Betätigungseinrichtung
realisiert.
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Besonders
bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel
einer Bohrstange, das sich dadurch auszeichnet, dass die Betätigungseinrichtung
eine Zugstange aufweist. Der Einsatz von Zugstangen in Zusammenhang
mit Werkzeugen der hier angesprochenen Art ist bekannt. Es kann
also auf bekanntes Know-how zurückgegriffen
werden.
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Bei
einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist vorgesehen, dass der Einstellvorrichtung ein erstes Kopplungselement
der Kopplungseinrichtung und der Betätigungseinrichtung ein zweites
Kopplungselement der Kopplungseinrichtung zuordenbar ist. Es ist
also möglich,
die Kopplungseinrichtung mit unterschiedlichen Kopplungseinrichtungen
auszubilden, um für
unterschiedliche Ausgestaltungen von Bohrstangen geeignete Kopplungselemente
zu realisieren, wobei mechanische Kopplungen durch Reib- oder Formschluss
aber auch magnetische Kopplungen realisierbar sind.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel
zeichnet sich dadurch aus, dass einerseits der Einstellvorrichtung
und andererseits der Zugstange Kopplungselemente zugeordnet sind,
die bei einer Axialbewegung der Zugstange miteinander in Eingriff
treten. Wird also die Zugstange axial verlagert, also in Richtung der
Mittelachse der Bohrstange, treten die Kopplungselemente der Einstellvorrichtung
und der Betätigungseinrichtung
einer Schneide miteinander in Eingriff. In dieser Funktionsstellung
können
Kräfte, insbesondere
Drehmomente von der Betätigungs- auf
die Einstellvorrichtung übertragen
werden. Bei einer weiteren Axialbewegung der Zugstange werden diese
Einstell vorrichtung und diese Betätigungseinrichtung wieder entkoppelt
und eine weitere Betätigungseinrichtung
mit einer Einstellvorrichtung gekoppelt. Damit ist es möglich, eine
weitere Schneide einzustellen. Bei einer Bohrstange dieser Ausführungsform
ist es möglich,
die in einem axialen Abstand zueinander liegenden Schneiden unabhängig voneinander
und separat radial exakt einzustellen und damit einen Verschleiß auszugleichen.
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Bevorzugt
wird ein Ausführungsbeispiel
einer Bohrstange, das sich dadurch auszeichnet, dass die Anzahl
der zweiten Kopplungselemente an der Zugstange und die Anzahl der
ersten Kopplungselemente, die den Einstellvorrichtungen der Schneiden zugeordnet
sind, gleich ist. Es ist also nicht mehr erforderlich, das der Zugstange
zugeordnete Kopplungselement über
die gesamte Länge
der Bohrstange zu bewegen, um alle Einstellvorrichtungen der Schneiden
zu erreichen. Vielmehr ist jeder Schneide beziehungsweise deren
Einstellvorrichtung ein eigenes Kopplungselement zugeordnet, so
dass der axiale Verstellweg der Zugstange wesentlich kürzer ist. Dazu
ist der Abstand zweier aufeinander folgender Kopplungselemente an
der Zugstange größer als
der Abstand der Schneiden.
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Weitere
Ausgestaltungen ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
Prinzipskizze einer Bohrstange in Seitenansicht;
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2 eine
vergrößerte Darstellung
eines Bereichs der Bohrstange mit einer Schneide;
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3 einen
Querschnitt durch die Bohrstange im Bereich einer Einstellvorrichtung
der Schneide und
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4 einen
drei Schneiden umfassenden Ausschnitt der Bohrstange gemäß 1.
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1 zeigt
eine Bohrstange 1 mit einem Anschlussflansch 3 zur
Kopplung mit einer Werkzeugmaschine, die die Bohrstange 1 in
der Regel in Rotation versetzt. Grundsätzlich ist es auch möglich, die Bohrstange 1 festzuhalten
und das zu bearbeitende Werkstück
in Rotation zu versetzen.
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Die
Bohrstange 1 weist einen Grundkörper 5 auf, in den
mindestens zwei, hier sieben Schneiden 7/1 bis 7/7 eingesetzt
sind. Die Bohrstange 1 ist links abgebrochen, um anzudeuten,
dass auch noch mehr Schneiden vorgesehen sein könnten. Bohrstangen der hier
angesprochenen Art weisen mindestens zwei Schneiden auf und dienen
dazu, Stege 9 zu bearbeiten, wie sie beispielsweise zur
Lagerung von Kurbel- beziehungsweise Nockenwellen vorgesehen sind.
Die Stege sind alle identisch aufgebaut.
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Die
Schneiden 7/1 bis 7/7 sind jeweils Teil einer
Messerplatte 11, die in eine geeignete Halterung, beispielsweise
einen Klemmhalter 13 eingesetzt sind. Die Messerplatte 11 ist
so befestigt, dass sie über
die Umfangsfläche 15 des
Grundkörpers 5 der Bohrstange 1 hinausragt.
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Die
Messerplatten 7/1 bis 7/7 sind – in Richtung
der Mittelachse 17 der Bohrstange 1 gemessen – in einem
Abstand zueinander angeordnet, der dem Abstand der Stege 9 entspricht.
Auf diese Weise können
alle Stege 9 gleichzeitig bearbeitet werden.
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Bei
einem Verschleiß der
geometrisch definierten Schneiden 7/1 bis 7/7 der
Messerplatten 11 kann der radiale Überstand der Schneide über die Umfangsfläche 15 mittels
einer Einstellvorrichtung 19 nachjustiert werden, die über eine
Betätigungseinrichtung 21 aktivierbar
ist. Wesentlich ist, dass die Bohrstange 1 so ausgelegt
ist, dass jede der Schneiden 7/1 bis 7/7 unabhängig voneinander
einstellbar ist. Damit kann bei unterschiedlichem Verschleiß der Schneiden
einer Bohrstange individuell eine der Schneiden nachjustiert werden,
während
die anderen noch unverändert
bleiben. Jeder der Messerplatten 11 beziehungsweise Schneiden 7/1 bis 7/7 sind eine
Einstellvorrichtung 19 und eine Betätigungseinrichtung 21 zugeordnet,
so dass hier nur auf die der Schneide 7/1 der Messerplatte 11 zugeordneten
Elemente eingegangen wird.
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Die
Betätigungseinrichtung 21 weist
eine in einem durchgehenden Hohlraum 23 der Bohrstange 1 eingebrachte
Zugstange 25 auf, über
die die Einstellvorrichtung 19 aktivierbar ist. Die Einstellvorrichtung 19 weist
ein Schneckenrad 27 auf, das mit einem Einstellkeil 29 zusammenwirkt.
Dieser ist so angeordnet, dass er bei einer durch das Schneckenrad 27 bewirkten
Axialbewegung in Richtung der Mittelachse 17 mit Hilfe
einer Keilfläche
den Klemmhalter 13 mit der Messerplatte 11 mehr
oder weniger weit radial nach außen auslenkt, so dass die zugehörige Schneide,
hier also die Schneide 7/1, mehr oder weniger weit über die
Umfangsfläche 15 der
Bohrstange 1 hinausragt.
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Es
sei hier noch ausdrücklich
darauf hingewiesen, dass die Einstellvorrichtung hier nur beispielhaft
ein Schneckenrad 27 und einen Einstellkeil 29 aufweist,
der in Richtung der Mittelachse 17 beweglich ist.
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Denkbar
sind auch andere Realisierungen einer derartigen Einstellvorrichtung:
Um
die Schneiden 7/1 bis 7/7 einer Bohrstange 1 unabhängig voneinander
einstellen zu können,
ist es möglich,
einen elektrischen, hydraulischen oder pneumatischen Antrieb einzusetzen
oder Kombinationsantriebe, um eine Betätigungseinrichtung 21 zu realisieren.
Die Antriebskraft kann dann über
die Kopplungseinrichtung 37 gezielt der Einstellvorrichtung 19 der
Schneiden 7/1 bis 7/7 zugeführt werden. Damit können dann
also einzelne der Schneiden justiert werden.
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Denkbar
ist es aber auch, die Betätigungseinrichtung 21 so
auszulegen, dass diese separate Antriebe aufweist, die jeweils einer
der Schneiden 7/1 bis 7/7 zugeordnet sind. In
diesem Fall sind also den Schneiden 7/1 bis 7/7 einer
Bohrstange 1 eigene Antriebe zugeordnet, die auf die Einstellvorrichtung 19 wirken.
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Im
Folgenden wird weiter auf das in 1 dargestellte
Ausführungsbeispiel
der Bohrstange 1 eingegangen, bei der die Betätigungseinrichtung eine
Zugstange 25 aufweist, die vorzugsweise in Richtung der
Mittelachse 17 verlagerbar ist.
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Zur
Bearbeitung der Stege 9 wird die Bohrstange 1 wie üblich eingesetzt:
sie wird zunächst
gegenüber
der Mittelachse 17, die bei der Bearbeitung eines Werkstücks auch
die Drehachse der Bohrstange ist, nach unten verlagert und in die
konzentrischen Öffnungen
der Stege 9 eingefahren. Dabei können die über die Umfangsfläche 15 der
Bohrstange 1 hinausragenden Schneiden 7/1 bis 7/7 nicht
beschädigt werden.
Dann wird die Bohrstange 1 nach oben verlagert, so dass
deren Mittelachse 17 mit der Mittelachse der Stege 9 zu sammenfällt und
zwar so, dass, wie in 1 dargestellt, die Schneiden
neben den zu bearbeitenden Stegen liegen. Nun kann die Bohrstange 1 in
Rotation versetzt und axial verlagert werden, so dass die Schneiden
die Innenfläche
der Stege bearbeiten. Je nach Auslegung der Schneiden findet eine
Bearbeitung der Stege bei einer Verlagerung der Bohrstange 1 nach
rechts oder links statt.
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2 zeigt
einen vergrößerten Ausschnitt der
in 1 wiedergegebenen Bohrstange 1, beispielhaft
die Schneide 7/1 der Messerplatte 11. Gleiche
Teile sind mit gleichen Bezugsziffern versehen, so dass insofern
auf die Beschreibung zu 1 verwiesen wird.
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Durch
die Vergrößerung werden
die Teile der Bohrstange 1 deutlicher erkennbar, so dass
auf diese näher
eingegangen wird:
Die der Betätigungseinrichtung 21 zugeordnete
Zugstange 25 durchdringt das Schneckenrad 27 der
Einstellvorrichtung 19. Dieses ist auf seiner Außenseite mit
einem Außengewinde 31 versehen,
das mit einer auf der Unterseite des Einstellkeils 29 vorgesehenen Gewindefläche 33 zusammenwirkt.
Eine Drehbewegung des Schneckenrads 27 wird also in eine
Axialbewegung des Einstellkeils 29 umgesetzt. An der dem
Betrachter zugewandten Außenfläche des
Einstellkeils 29 ist eine Führungseinrichtung 35 vorgesehen,
auf die unten anhand von 3 näher eingegangen wird.
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Zwischen
der Betätigungseinrichtung 21 und der
Einstellvorrichtung 19 ist eine Kopplungseinrichtung 37 vorgesehen,
die dazu dient, von der Betätigungseinrichtung 21 aufgebrachte
Kräfte,
hier ein Drehmoment, auf die Einstellvorrichtung 19 zu übertragen.
Die Kopplungseinrichtung 37 weist ein erstes der Einstellvorrichtung
zugeordnetes Kopplungselement auf, das als in die Innenfläche des
Schne ckenrads 27 eingebrachte Nut 39 realisiert
ist, und ein als Eingriffselement wirkendes zweites Kopplungselement,
das als in die Umfangsfläche
der Zugstange 23 eingesetzte Passfeder 41 realisiert
ist. Die Kopplungselemente sind relativ zueinander verlagerbar. Dabei
können
die Kopplungselemente aus einer Entkopplungsposition, in der keine
Kräfte
von der Betätigungseinrichtung 21 auf
die Einstellvorrichtung 19 übertragen werden, in eine Kopplungsposition
gebracht werden, in der eine Kraftübertragung zwischen Betätigungseinrichtung 21 und
Einstellvorrichtung 19 erfolgt.
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Bei
dem hier erläuterten
Ausführungsbeispiel
erfolgt die Kraftübertragung
durch einen Formschluss zwischen einer Nut 39 und einem
als Passfeder 41 ausgebildeten und als Eingriffselement
wirkenden zweiten Kopplungselement. Denkbar ist es aber sehr wohl
auch, eine magnetische Kopplung zu realisieren, die einerseits ferromagnetisches
Material und andererseits einen Magneten aufweist. Dieser kann durch
Verlagerung der hier beschriebenen Zugstange so verlagert werden,
dass er mit dem ferromagnetischen Material zusammenwirkt. Es ist
aber auch denkbar, einen Elektromagneten vorzusehen, der bei Bedarf
ein- und ausschaltbar ist. In diesem Fall ist es denkbar, eine allen
Schneiden gemeinsame Betätigungseinrichtung 21 vorzusehen
und die von dieser aufgebrachten Kräfte selektiv durch Ansteuerung
eines Elektromagneten auf einzelne Einstellvorrichtungen 19 einer
Schneide zuzuführen.
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Bei
einem derartigen Ausführungsbeispiel kann
beispielsweise eine im Betrieb der Bohrstange 1 rotierende
Zugstange 25 verwendet werden, deren Drehmoment gezielt
auf einzelne Schneckenräder 27 übertragen
wird, indem eine Kopplungseinrichtung 37 einer Schneide
unabhängig
von den Kopplungseinrichtungen anderer Schneiden aktiviert wird
und damit die Einstellvorrichtung 19 den radialen Überstand
dieser Schneide gegenüber
der Mittelachse 17 einer Bohrstange 1 verändert.
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Im
Folgenden wird das in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel
näher erläutert.
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Die
Nut 39 in der Innenfläche
des Schneckenrads 27 erstreckt sich nicht über die
gesamte Breite des Schneckenrads 27, sondern ist bei diesem Ausführungsbeispiel
lediglich so lang ausgebildet, dass deren Länge ln – in Richtung der Mittelachse 17 gemessenen – Länge lp der
Passfeder 41 entspricht.
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Links
von der Nut 39 ist in die Innenfläche des Schneckenrads 27 eine
umlaufende Ringnut 43 eingebracht, deren von der Umfangsfläche der
Zugstange 25 aus gemessene Tiefe der Höhe entspricht, die die Passfeder 41 über die
Umfangsfläche
der Zugstange 25 hinausragt.
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Die
Messerplatte 11 mit der geometrisch definierten Schneide 7/1 ist
in den Klemmhalter 13 eingesetzt, der seinerseits in einer
in den Grundkörper 5 der
Bohrstange eingebrachten Nut 45 untergebracht ist. Aus
der schematischen Darstellung gemäß 2 ist ersichtlich,
dass der Klemmhalter 13 als Biegeklemmhalter ausgebildet
ist, dessen linkes Ende 47 fest mit dem Grundkörper 5 verbunden
ist, das über einen
Schwächungsbereich 49 in
ein bewegliches freies Ende 51 des Klemmhalters 13 übergeht.
Die Messerplatte 11 ist in dem jenseits des Schwächungsbereichs 49 liegenden
Abschnitt 53 des Klemmhalters 13 angebracht, auf
den auch die Einstellvorrichtung 19 wirkt. Bei dem hier
dargestellten Ausführungsbeispiel
ist zwischen diesem Abschnitt 53 und dem Einstellkeil 29 eine
Kugel 55 vorgese hen, die von einem radial einstellbaren
Kugelsitz 57 aufgenommen wird. Mittels des Kugelsitzes 57 kann die
radiale Position der Schneide 7/1 gegenüber der Mittelachse 17 eingestellt
werden. Mit Hilfe des Einstellkeils 29 wird deren radiale
Position bei einem Verschleiß nachgestellt.
Der Kugelsitz 57 dient also der Grundeinstellung der Schneide 7/1.
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Die
Zugstange 25 der Betätigungseinrichtung 21 ist,
wie durch einen Doppelpfeil 59 angedeutet, in Richtung
der Mittelachse 17 nach rechts und links verlagerbar. Damit
wird auch das zweiten Kopplungselement, nämlich die Passfeder 41 der
Kopplungseinrichtung 37, in axialer Richtung, also in Richtung
der Mittelachse 17, hin und her bewegt.
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Bei
der Darstellung gemäß 2 befindet sich
die Passfeder 41 unmittelbar an der rechten Seitenfläche 59 des
Schneckenrads 27. Sie greift also nicht in das erste Kopplungselement 39 der
Kopplungseinrichtung 37 ein. Damit ist hier eine Entkopplungsposition
gegeben.
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Wird
die Zugstange 25 in Richtung der Mittelachse 17 axial
nach links verlagert, greift die Passfeder 41 in die Nut 39 des
Schneckenrads 27 ein, so dass nun die Betätigungseinrichtung 21 und
die Einstellvorrichtung 19 gekoppelt sind und eine Kopplungsposition
gegeben ist. Bei einer nun erfolgenden Rotationsbewegung der Zugstange 25 dreht
sich auch das Schneckenrad 27, so dass dessen Außengewinde 31 mit
der Gewindefläche 33 des
Einstellkeils 29 zusammenwirkt und dieser parallel zur
Mittelachse 17 verlagert wird. Bei einer Drehrichtung des Schneckenrads 27 in
einer ersten Richtung wird der Einstellkeil 29 von links
nach rechts bewegt, so dass dessen der Mittelachse 17 abgewandte
Keilfläche 61 die
Kugel 55 und damit den Abschnitt 53 des Klemmhalters 13 radial
nach außen
drückt.
Damit wird auch die Schneide 7/1 radial nach außen bewegt
und ein Verschleiß derselben
ausgeglichen.
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Wird
die Passfeder 41 also aus der in 2 dargestellten
Position in Richtung der Mittelachse um ihre eigene Länge nach
links verlagert, ergibt sich zwischen dem ersten und zweiten Kopplungselement,
also zwischen der Nut 39 und der Passfeder 41,
eine Kopplungsposition. In dieser Kopplungsposition kann, wie oben
beschrieben, die Einstellvorrichtung 19 aktiviert und ein
Verschleiß der
Schneide 7/1 ausgeglichen werden.
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Bei
dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Nut 39;
wie gesagt, genauso lang ausgebildet, wie die Passfeder 41.
Wird die Passfeder also wiederum um ihre Länge axial nach links in Richtung
der Mittelachse 17 bewegt, tritt sie in die Ringnut 43 ein
und befindet sich in einer Entkopplungsposition, weil bei einer
Drehung der Zugstange 25 kein weiteres Drehmoment mehr
auf das Schneckenrad 27 übertragen wird.
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Es
wird also deutlich, dass bei einer gleichgerichteten Bewegung von
rechts nach links die Passfeder 41 aus einer Entkopplungsposition
in eine Kopplungsposition gelangt, in der sie mit der Nut 39 zusammenwirkt.
Bei einer weiteren Bewegung in derselben Richtung nach links, gelangt
die Passfeder 41 wiederum in eine Entkopplungsposition,
sobald sie vollständig
in der Ringnut 43 angeordnet ist.
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Aus
den Erläuterungen
zu 2 wird deutlich, dass es grundsätzlich möglich ist,
in eine Bohrstange 1, wie sie in 1 dargestellt
ist, eine Zugstange mit einem einzigen zweiten Kopplungselement, also
mit einer einzigen Passfeder 41 einzubringen und nacheinander
alle Schneckenräder 27 der einzelnen
Schneiden 7/1 bis 7/3 zu erreichen. Es ist also
möglich,
mit einer einzigen Passfeder 41 der Kopplungseinrichtung 37 gezielt
eines der Schneckenräder 27 der
Schneiden 7/1 bis 7/7 in Rotation zu versetzen
und die zugehörige
Schneide radial einzustellen.
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Die
hier beschriebene Möglichkeit
erlaubt es also, gezielt eine oder mehrere der Schneiden 7/1 bis 7/7 nacheinander
radial einzustellen, falls ein Verschleiß auszugleichen ist.
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3 zeigt
schematisch einen Querschnitt durch die Bohrstange 1 im
Bereich der Einstellvorrichtung 19, die anhand von 2 im
Einzelnen erläutert
wurde. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugsziffern versehen, so
dass auf die Beschreibung der vorangegangenen Figuren verwiesen
wird, um Wiederholungen zu vermeiden.
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Die
Bohrstange 1 weist einen Grundkörper 5 auf, in den
eine Nut 45 zur Aufnahme eines Klemmhalters 13 und
einer Einstellvorrichtung 19 eingebracht ist. Deutlich
erkennbar ist hier die Messerplatte 11 mit der Schneide 7/1.
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Koaxial
zur Mittelachse 17 ist die Zugstange 25 der Betätigungseinrichtung 21 angeordnet,
die über
eine Kopplungseinrichtung 37 mit dem Schneckenrad 27 der
Einstellvorrichtung 19 zusammenwirkt. Hier ist die als
erstes Kopplungselement wirkende Nut 39 im Schneckenrad 47 erkennbar,
die der Aufnahme des als Passfeder 41 ausgebildeten zweiten
Kopplungselements dient. Bei einer Drehbewegung der Zugstange 25 wird
also das Schneckenrad 27 in Rotation versetzt, wenn die
Passfeder 41 in die Nut 39 eingreift.
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Bei
einer Drehung des Schneckenrads 27 wirkt dessen Außengewinde 31 mit
der Gewindefläche 33 des
Einstellkeils 29 zusammen, so dass dieser, je nach Drehrichtung
des Schneckenrads 27, aus der Bildebene heraus oder in
diese hinein verlagert wird, und zwar parallel zur Mittelachse 17.
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Auf
der der Gewindefläche 33 gegenüberliegenden
Oberseite des Einstellkeils 29 ist die Keilfläche 61 erkennbar.
Die mit dieser zusammenwirkende Kugel 55 ist hier aus Gründen der Übersichtlichkeit weggelassen.
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An
den Seitenflächen
des Keils 29 sind als Führungseinrichtung 35 wirkende
entlang der Längsrichtung
des Keils 29 verlaufende Vorsprünge 63, 63' vorgesehen,
die mit Führungselementen 65, 65' zusammenwirken.
Diese führen
also den Keil bei einer Bewegung parallel zur Mittelachse 17.
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Bei
einer Bewegung des Einstellkeils 29 wird das in 3 ersichtliche
freie Ende 51 des Klemmhalters 13 mehr oder weniger
weit radial nach außen verlagert,
damit auch die Radialposition der Schneide 7/1 justiert.
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Aus 3 ist
ersichtlich, dass die Bohrstange 1 auch Führungsleisten 67 aufweisen
kann, von denen hier eine beispielhaft angedeutet ist.
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3 lässt auch
erkennen, dass die Schneiden – anders
als in 1 angedeutet – nicht
alle in einer die Mittelachse 17 schneidenden Ebene zu
liegen brauchen. Es ist auch denkbar, dass in axialem Abstand angeordnete
Schneiden gegeneinander verdreht sind. Hier ist beispielhaft eine
um 90° gegen den
Uhrzeigersinn verlagerte Schneide 7/2' angedeutet.
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4 zeigt
einen Ausschnitt einer Bohrstange 1 mit drei Schneiden,
die hier beispielhaft alle identisch ausgebildet sind und von gleichen
Klemmhaltern 13 gehalten werden. Mit jedem Klemmhalter 13 wirkt
eine Einstellvorrichtung 19 zusammen, die über eine
Betätigungseinrichtung 21 aktivierbar
ist, wobei zwischen der Einstellvorrichtung und der Betätigungseinrichtung
jeweils eine Kopplungseinrichtung 37 wirkt.
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Dies
alles wurde im Einzelnen anhand von 2 und 3 erläutert, so
dass hierauf nicht weiter eingegangen wird.
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4 zeigt,
dass die Schneiden hier in gleichem Abstand – gemessen in Richtung der
Mittelachse 17 – zueinander
angeordnet sind und dazu dienen, in gleichem Abstand angeordnete
Stege 9 zu bearbeiten. Bei dem in 4 dargestellten
Ausführungsbeispiel
ist die Anzahl der zweiten Kopplungselemente, also Passfedern 41,
an die Anzahl der Schneiden angepasst: Jeder Schneide 7 ist
eine eigene Passfeder 41 zugeordnet, die in die Umfangsfläche der
Zugstange 25 eingesetzt sind.
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In 4 befindet
sich die Passfeder 41 unmittelbar vor der rechten Seitenfläche 59 des
in 4 ganz links angeordneten Schneckenrads 27. In 4 ist
angedeutet, dass die in Richtung der Mittelachse 17 gemessene
Länge der
Passfeder 41 lp ist und dass die, in Richtung der Mittelachse 17 gemessene
Breite der Nut 39 ln beträgt.
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Der
in Richtung der Mittelachse 17 gemessene Eingriffsbereich
der beiden Kopplungselemente 39, 41 der Kopplungseinrichtung 37 hängt von
der in axialer Richtung gemessenen Länge der Kopplungselemente,
also der Passfeder 41 und der Nut 39 ab. Mit dem
Begriff „Eingriffsbereich" wird der Weg bezeichnet,
den die Passfeder 41 zurücklegen muss, um aus einer
Entkopplungsposition über
eine Kopplungsposition wiederum in eine Entkopplungsposition zu
gelangen. Bei der linken Schneide in 1 wird deutlich,
dass sich die Passfeder in der dargestellten Position in ihrer Entkopplungsposition
befindet. Wird sie nach links verlagert, greift sie in die Nut 39 ein
und gelangt damit in eine Kopplungsposition. Wird die Passfeder 41 um
die Länge
der Nut, also um die Strecke ln, nach links weiterbewegt, gelangt
sie in die Ringnut 43, in der sie frei drehbeweglich ist
und kein Drehmoment mehr von der Zugstange 25 auf das Schneckenrad 27 übertragen
werden kann. Damit befindet sie sich wieder in einer Entkopplungsposition.
Nach Allem wird deutlich, dass der Eingriffsbereich für die Passfeder 41 sich über einen
Weg ln – gemessen
in Richtung der Mittelachse- erstreckt.
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Je
länger
die Nut 39 ist, umso weiter muss die Zugstange 25 jeweils
axial verlagert werden, um erst eine und dann die andere Schneide
einstellen zu können.
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Bezüglich der
ersten nach rechts versetzten, in 4 mittleren
Schneide ergibt sich folgende Ausgangssituation:
Die Passfeder 41 befindet
sich in einem Abstand a1 zur rechten Seitenfläche 59 des Schneckenrads 27, wobei
der Abstand a1 der Länge
eines Eingriffsbereiches, hier der Länge ln einer Nut 39 entspricht.
Es ist sehr wohl möglich,
a1 größer zu wählen, jedoch
ist dann der Verlagerungsweg der Zugstange 25 größer, bis
die mittlere Passfeder 41 in die zugehörige Nut 39 eingreift.
Hier wird davon ausgegangen, dass die Länge ln aller Nuten 39 und
die Länge
lp aller Passfedern 41 gleich ist. Auch ist jeweils die
Länge einer Nut
und die Länge
einer Passfeder gleich.
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Bei
dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel
gilt also a1 = ln = lp.
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Bei
der wiederum um einen Schritt nach rechts versetzten, in 4 ganz
rechts angeordneten Schneide befindet sich die Passfeder 41 in
einem Abstand a2 zur linken Seitenfläche 59 des Schneckenrads 27.
Dabei gilt hier a2 = 2 × ln
= 2 × lp.
Der Abstand a2 kann aber auch hier größer gewählt werden. Dagegen kann a2
nicht kleiner sein, als hier angegeben, weil sonst zwei Schneiden
gleichzeitig verstellt werden: Eine Einstellvorrichtung ist noch
gekoppelt, während
schon die nächste
eingekoppelt wird.
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Daraus
ist Folgendes ersichtlich:
Der Abstand zweier benachbarter
Schneiden aS ist hier immer gleich. Der Abstand aP zweier benachbarter
Passfedern folgt der Gleichung aP = aS + ln. Damit entspricht der
Abstand zweier Passfedern der Summe aus dem Abstand zweier benachbarter Schneiden
plus der Länge
einer Nut 39.
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Aufgrund
dieser Relation zwischen Abstand der Schneiden aS und Abstand der
Passfedern aP zueinander ist es möglich, die Schneiden einer
Bohrstange 1 nacheinander radial einzustellen, wobei mit der
hier dargestellten Konstellation ein minimaler axialer Verschiebeweg
der Schubstange 25 realisiert ist. Die unabhängige Einstellbarkeit
der Schneiden wird anhand von 4 näher erläutert:
Die
in 4 ganz links dargestellte Passfeder 41 befindet
sich unmittelbar an der rechten Seitenfläche 59 eines Schneckenrads 27.
Die rechts danebenliegende Passfeder ist in einem Abstand a1 = ln
zur rechten Seitenfläche 59 des
zugehörigen
Schneckenrads 27 angeordnet. Die wiederum rechts danebenliegende Passfeder 41 ist
in einem Abstand a2 = 2 × ln
zur rechten Seitenfläche 59 des
zugehörigen
Schneckenrads 27 angeordnet.
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In
der in 4 wiedergegebenen Position der Zugstange 25 ist
keine der Passfedern 41 mit dem zugehörigen Schneckenrad in Eingriff 27.
Alle Passfedern befinden sich in ihrer Entkopplungsposition.
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Wird
die Zugstange 25 um die Strecke ln nach links verlagert,
befindet sich nur die ganz links dargestellte Passfeder 41 in
der zugehörigen
Nut 39. Damit ist die Zugstange 25 mit dem ganz
linken Schneckenrad 27 gekoppelt. Es ist also möglich, die radiale
Position der in 4 links liegenden Schneide durch
Drehung der Zugstange 29 einzustellen.
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Die
rechts danebenliegende Passfeder 41 befindet sich jetzt
unmittelbar neben der rechten Seitenfläche 59 des zugehörigen Schneckenrads 27, also
immer noch in der Entkopplungsposition. Die ganz rechts liegende
Passfeder (41) befindet sich im Abstand ln zur rechten
Seitenfläche 59 des
Schneckenrads 27, ist also ebenfalls noch in ihrer Entkopplungsposition.
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Wird
nun die Zugstange 25 um die Strecke ln weiter nach links
verlagert, tritt die linke Passfeder 41 in die Ringnut 43 des
zugehörigen
Schneckenrads 27 ein, sie ist also entkoppelt.
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Bei
dieser Bewegung tritt die rechts danebenliegende Passfeder 41 die
also in 4 mittlere Passfeder in die
zugehörige
Nut 39 des Schneckenrads 27 ein. Nur bezüglich der
mittleren Schneide ist also eine Kopplung zwischen der Zugstange 25 und dem
Schneckenrad 27 gegeben, da die ganz rechte Passfeder 41 sich
nunmehr immer noch vor der rechten Seitenfläche 59 des zugehörigen Schneckenrads 27 befindet.
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Wird
nun die Zugstange 25 wiederum nach links um die Strecke
ln in Richtung der Mittelachse 17 verlagert, so tritt die
linke Passfeder vollständig
aus dem Schneckenrad 27 heraus, sie ist also entkoppelt. Die
mittlere Passfeder 41 tritt aus der Nut 39 in
die Nut 43 des zugehörigen
Schneckenrads 27 ein und ist damit ebenfalls von diesen
entkoppelt. Bei dieser weiteren Bewegung um die Strecke ln nach
links tritt die ganz rechte Passfeder 41 in die Nut 39 des
ganz rechts angeordneten Schneckenrads 27 ein, so dass nunmehr
eine Kopplung bezüglich
des ganz rechten Schneckenrades gegeben ist, während die beiden anderen Schneckenräder entkoppelt
bleiben.
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Bei
einer weiteren Bewegung um die Strecke ln nach links gelangt die
ganz rechte Passfeder in die Ringnut 43 des zugehörigen Schneckenrades
und ist damit ebenfalls wieder von diesen entkoppelt.
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Aus
den Erläuterungen
zu 4 ist also ersichtlich, dass durch eine schrittweise
Bewegung der Zugstange 25 jeweils um die Strecke ln nach
links nacheinander zunächst
das ganz linke Schneckenrad 27, dann das mittlere Schneckenrad 27 und
anschließend
das rechte Schneckenrad 27 mit der zugehörigen Passfeder 41 in
Eingriff tritt und gekoppelt wird, so dass eine Kopplung zwischen
der Betäti gungseinrichtung 21 und
der Einstellvorrichtung 19 der entsprechenden Schneiden
gegeben ist und nacheinander eine Einstellung der nebeneinander liegenden
Schneiden bei Bedarf möglich
ist.
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Soll
die mittlere Schneide in 4 nachgestellt werden, so bedarf
es einer Verlagerung der Zugstange 25 aus der in 4 dargestellten
Position um die Strecke 2 × ln
nach links, um eine Kopplung zwischen der Betätigungseinrichtung 21 und
der Einstellvorrichtung 19 der mittleren Schneide zu erreichen.
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Durch
die Verlagerung der Zugstange 25 in axialer Richtung, also
in Richtung der Mittelachse 17, um die Strecke 1 × ln, 2 × ln oder
3 × ln
kann gezielt die linke, die mittlere oder die rechte in 4 dargestellte
Schneide radial eingestellt werden.
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Aus
den Erläuterungen
zu 4 wird deutlich, dass eine zwischen zwei Schneiden
liegende Passfeder durch Bewegung in eine Richtung die Betätigungseinrichtung 21 mit
der Einstellvorrichtung 19 einer ersten Schneide koppelt.
Wird nun dieselbe Passfeder in die entgegengesetzte Richtung bewegt, tritt
sie in die Nut der anderen Schneide ein, so dass die Einstellvorrichtung
dieser Schneide mit der Betätigungseinrichtung
gekoppelt wird.
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Aus
dem Grundprinzip, eine Betätigungseinrichtung 21 mit
einer Einstellvorrichtung 19 über eine Passfeder zu koppeln,
ergibt sich Folgendes: Es ist möglich,
auf der Zugstange 25 eine einzige Passfeder anzuordnen,
die mit der Zugstange 25 in Richtung der Mittelachse 17 verlagerbar
ist. Damit können gezielt
einzelne Einstellvorrichtungen aktiviert werden. Wird zwischen zwei
Schneiden eine Passfeder angeordnet, so kann das oben beschriebene
Prinzip realisiert werden: Durch Bewegung der Passfeder in eine
Richtung wird eine Ein stellvorrichtung einer ersten Schneide aktiviert,
durch Bewegung in die entgegengestetze Richtung wird die Einstellvorrichtung
der benachbarten Schneide aktiviert. Die Passfeder muss dabei den
kompletten Weg zwischen zwei Nuten benachbarter Kopplungselemente
durchlaufen. Werden zwischen zwei benachbarten Schneiden zwei Passfedern
angeordnet, so kann der axiale Bewegungsweg zur Aktivierung von
Betätigungseinrichtungen
benachbarter Schneiden reduziert werden. Werden die beiden Passfedern
zwischen zwei benachbarten Schneiden in unmittelbarer Nähe zu den Nuten
benachbarter Kopplungseinrichtungen innerhalb dieser angeordnet,
so reichen sehr kurze entgegengesetzte Bewegungswege der Zugstange,
die beiden benachbarten Schneiden einzustellen.
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Insgesamt
zeigt sich, dass mit einer einzigen Passfeder eine Anzahl von Schneiden
unabhängig voneinander
einstellbar sind, und dass mit mehreren Passfedern ebenfalls mehrere
Schneiden unabhängig
voneinander eingestellt werden können,
wobei sich dann allerdings der axiale Verlagerungsweg der Schubstange 25 verkürzt. Dieser
ist bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel
auf ein Minimum reduziert. Außerdem
wird beim dem Ausführungsbeispiel
gemäß 4 erreicht,
dass die Verlagerungsrichtung der Schubstange 25 bei der
Aktivierung der Einstellvorrichtung der einzelnen Schneiden nicht umgekehrt
zu werden braucht. Um die in 4 dargestellten
Schneiden nacheinander separat einstellen zu können, muss die Zugstange 25 also
lediglich schrittweise nach links verlagert werden.
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Durch
die hier beschriebene Ausgestaltung der Kopplungseinrichtung 37 können bei
einer Bohrstange 1 die verschiedenen Schneiden 7/1 bis 7/7 auf einfache
Weise gezielt radial eingestellt werden, um einen Verschleiß auszugleichen.
Dabei ist es nach allem Möglich,
die Schneiden einzeln einzustellen und damit unterschiedliche Verschleißsituationen
gezielt auszugleichen. Bei der Bohrstange in 1 ist vorgesehen,
dass die Schneiden 7/1 bis 7/7 auf gleichen Flugkreisen
liegen, also der Bearbeitung von Stegen mit gleichem Innendurchmesser
dienen. Es ist aber sehr wohl möglich,
Bohrstangen mit Schneiden zu realisieren, die der Bearbeitung unterschiedlicher Durchmesser
dienen. Die Einstellung der verschiedenen Schneiden einer Bohrstange 1 ändert sich
dadurch nicht.