DE1933379C3 - Mehrspindelkopf, insbesondere für eine Bohrmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Mehrspindelkopf, insbesondere für eine Bohrmaschine, mit Spindeln, die mit exzentrischen Kurbelzapfen in einen Antriebskörper eingreifen, welcher um eine parallel zu den Spindelachsen verlaufende Achse kreisend antriebbar ist, und mit einem um 180° phasenverschoben gegenüber der Unwucht des Antriebskörpers kreisend umlaufenden Ausgleichskörper.

Bei einem derartigen bekannten Mehrspindelkopf (DT-AS 10 61 153) sind der Antriebskörper und der Ausgleichskörper in Form von Platten übereinander angeordnet und über vier umlaufende Exzenterzapfen verbunden, welche die auszugleichende Unwucht vom Antriebskörper auf den Ausgleichskörper übertragen. Hierbei müssen die Exzenterzapfen sowie die zugehörigen Lager verhältnismäßig stark dimensioniert sein. Dies führt nicht nur zu einem entsprechend großen Aufwand, sondern es besteht auch eine praktische obere Grenze für die Größe der Lager, so daß sich auch eine obere Grenze für die mögliche Antriebsgeschwindigkeit ergibt

Demgegenüber wird durch die Erfindung die Aufgabe gelöst, einen Mehrspindelkopf zu schaffen, bei dem die Unwucht des kreisenden, die Spindeln treibenden Antriebskörpers von einem Ausgleichskörper so ausgeglichen wird, daß sich eine Zwischenschaltung von durch die Unwucht auf Biegung beanspruchten Übertragungsgliedern, wie Exzenterzapfen od. dgl, erübrigt, so daß eine leichte Lagerung des Antriebskörpers ermöglicht ist.

Dies wird mit einem Mehrspindelkopf der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß am Antriebskörper und am Ausgleichskörper jeweils eine kreiszylindrische Lagerfläche ausgebidet sind, die aneinaader anliegen, und daß die parallel verlaufende Achsen aufweisenden Lagerflächen derartige Halbmesser haben, daß sie bei der Bewegung des Antriebskörpers sich planetenartig aufeinander abwälzen.

Dadurch wird der Ausgleichskörper an dem Antriebskörper unmittelbar abgestützt, so daß sich die auftretenden Zentrifugalkräfte bereits an der jeweiligen Berührungsstelle zwischen Ausgleichskörper und Antriebskörper ausgleichen. Die Unwucht des Antriebskörpers braucht somit nicht mehr für die Bemessung der Lager des Antriebskörpers und des Ausgleichskörpers berücksichtigt zu werden. Dies erlaubt es, kleinere Lager für den Antriebskörper vorzusehen bzw. die Lager für eine höhere Antriebsdrehzahl auszulegen.

Vorzugsweise ist die eine der erfindungsgemäß vorgesehenen Lagerflächen als Innenumfangsfläche ausgebildet, welche die als Außenumfangsfläche ausgebildete andere Lagerfläche umgreift. Dabei kann die als Innenumfangsfläche ausgebildete Lagerfläche am Antriebskörper und die als Außenumfangsfläche ausgebildete Lagerfläche am Ausgleichskörper vorgesehen sein. Bevorzugt ist an der den Antriebskörper antreibenden Welle ein Exzenter ausgebildet, welcher drehbar im Antriebskörper gelagert ist, wobei an der Welle ein weiterer Exzenter ausgebildet ist, welcher in dem Ausgleichskörper drehbar gelagert und gegenüber dem Exzenter des Antriebskörpers um 180° versetzt ist.

Der erfindungsgemäß erzielte Ausgleich der Unwucht des Antriebskörpers unmittelbar zwischen diesem und dem Ausgleichskörper erlaubt es überdies, diejenigen Stützlager des Antriebskörpers bei höheren Drehzahlen leicht auszubilden, welche die Gesamtdrehung des Antriebskörpers im Mehrspindelkopf verhindern. Hierzu wird in einer Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, daß der Antriebskörper auf einem oder mehreren, seine Drehung verhindernden Lagerstücken abgestützt ist, von denen jedes gegenüber seiner Unterlage lediglich in einer normal zur Bewegungsachse des Antriebskörpers verlaufenden Richtung und gegenüber dem Antriebskörper in lediglich einer zu dieser Richtung senkrechten Richtung verschiebbar ist. Eine solche Lagerung bedarf keines großen Kraftaufwandes und erlaubt hohe Drehzahlen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch den Mehrspindelkopf einer Bohrmaschine,

F i g. 2 einen Schnitt entlang der Linie 5-5 in F i g. 1

F i g. 3 in schematischer, auseinandergezogener Perspektivdarstellung das lineare Lagersystem für den Antriebskörper des Mehrspindekopfes nach den F i g. 1 und 2.

Die F i g. 1 bis 3 zeigen den Mehrspindelkopf einer Bohrmaschine. Diese Maschine umfaßt einen Hauptrahmen 40, mit welchem Kühlrippen 41 einstückig verbunden sind. An dem Boden des Hauptrahmens 40 ist ein Spindelträger 42 befestigt, über welchem im Abstand eine horizontale Querwand 43 des Hauptrahmens angeordnet ist Am Spindelträger 42 ist ein Antriebskörper 44 über drei Lager 45 gelagert, welche eine kreisende Bewegung des Antriebskörper 44 erlauben, jedoch eine Gesamtdrehung des Antriebskörpers um seine Achse verhindern. Wie insbesondere aus F i g. 3 erkennbar, bestehen die Lager 45 aus einem rechteckigen unteren Lagerstück 46, welches an seiner Unterlage 47, der oberen Platte des Spindelträgers 42, starr befestigt ist. Das Lagerstück 46 ist mit einer V-förmigen Rille 48 versehen, in welcher Kugeln 49 aufgenommen sind, die beispielsweise aus Wolframkarbid hergestellt sein können. Die Kugeln 49 sind auch in einer entsprechenden V-förmigen Rille 50 an der unteren Seite eines rechteckigen mittleren Lagerstückes 51 aufgenommen. Die obere Fläche dieses mittleren Lagerstückes 51 ist ebenfalls mit einer V-förmigen Rille 52 versehen, die jedoch rechtwinklig zu der Rille 50 verläuft. In der Rille 52 sowie auch in einer zugeordneten Rille 54 an der unteren Seite eines oberen Lagerstückes 55 laufen weitere Kugeln 53. Das obere Lagerstück 55 ist an der unteren Antriebsplatte 56 starr befestigt, die einen Teil des Antriebskörpers 44 bildet. Nicht dargestellte Käfige halten die Kugeln 49 und 53 in ihren Rillen. Wenngleich die dargestellten Lagerstücke 46 und 55 nur mit einer Nut versehen sind, kann jedes dieser Lagerstücke, falls erforderlich, auch mit einer Vielzahl paralleler Rillen versehen sein, denen entsprechende Rillen an dem mittleren Lagerstück 51 zugeordnet sind.

Wie insbesondere aus F i g. 2 erkennbar, sind drei Lager 45 vorgesehen, welche eine Bewegung unter geringer Reibung des Antriebskörpers 44 relativ zu dem Spindelträger in zwei rechtwinklig zueinander verlaufenden Richtungen und damit auch eine kreisende Bewegung erlauben, jedoch eine Gesamtdrehung des Antriebskörpers 44 in der Maschine verhindern. Die kreisende Bewegung wird dem Antriebskörper 44 durch eine zentrale Antriebswelle 57 erteilt, die in Lagern 58 und 59 in dem Maschinenrahmen gelagert ist. An dem unteren Ende dieser Welle 57 ist ein im Querschnitt kreisförmiger Exzenter 60 angeformt, der in einem Lager 61 aufgenommen ist, welches in eine Nabe 62 einer oberen Antriebsplatte 63 eingesetzt ist, die einen Teil des Antriebskörpers 44 bildet. Wird die Antriebswelle 57 gedreht, dann versetzt der Exzenter 60 den gesamten Antriebskörper 44 in eine kreisende Bewegung.

Eine Vielzahl von Bohrspindeln ist in Gleit- oder Luftlagern des Spindelträgers 42 befestigt. An dem unteren Ende jeder Spindel ist ein Bohrer befestigt. Die Kröpfung des Kurbelzapfens jeder Spindel ist dieselbe wie die Kröpfung des Exzenters 60 der Welle 57, so daß sich die Spindeln bei der kreisenden Bewegung des Antriebskörpers 44 drehen. Unterhalb des Spindelträgers 42 ist eine nicht dargestellte Aufnahmeplatte für ein zu bearbeitendes Werkstück auf- und abwärts bewegbar angeordnet. Der auf den Antriebskörper 44 während des Bohrens einwirkende, nach aufwärts gerichtete Axialschub wird durch vier Luftlager 67 aufgenommen.

Wie insbesondere aus F i g. 1 erkennbar, umfaßt jedes Luftlager eine mit der Querwand 43 einstückige Säule 68, die nach unten zum Antriebskörper 44 hin vorsteht Die Säule 68 nimmt eine Büchse 69 auf, die einen zentralen Luftkanal 70 aufweist, welcher über ein Verbindungsstück 71 an eine Druckluftquelle angeschlossen ist Das untere Ende des Luftkanals 70 mündet in einer kreisförmigen flachen Ausnehmung 72, unter welcher eine Lagerplatte 73 befestigt ist, die eine Vielzahl von öffnungen 74 aufweist. Die untere Fläche dieser Lagerplatte 73 ist nahe der ebenen oberen Fläche eines kreisförmigen, nach oben ragenden Teils 75 der oberen Lagerplatte 63 angeordnet. Im Betrieb der Maschine wird dem Luftkanal 70 Druckluft zugeführt, welche dann durch die öffnungen 74 hindurchströmt und ein Luftlager zwischen der Platte 73 und dem Teil

75 schafft

Zum Ausgleich der Unwucht des kreisenden Antriebskörpers 44 ist ein kreisförmiger Ausgleichskörper

76 vorgesehen, der ein zentrales Lager 77 aufweist, in we'ches ein Exzenter 60a an der Antriebswelle 57 eingreift. Die beiden Exzenter 60 und 60a sind um 180° gegeneinander versetzt und die Masse des Ausgleichskörpers 76 ist derart gewählt, daß die aus seiner kreisenden Bewegung resultierende Zentrifugalkraft im wesentlichen gleich und entgegengesetzt gerichtet zu der Zentrifugalkraft ist, die aus der kreisenden Bewegung des Antriebskörpers 44 resuliert. Der Ausgleichskörper 76 ist mit einem nach unten vorstehenden Ringbund 78 versehen, durch welchen eine äußere axiale Lagerfläche 79 geschaffen ist. Der Ringbund 78 ist innerhalb einer nach oben stehenden Ringwand 80 der oberen Antriebsplatte 63 angeordnet. An der Innenfläche der Ringwand 80 ist ein ringförmiger Lagerring 81 befestigt, durch welchen eine innere Lagerfläche 82 geschaffen ist. Die Durchmesser der Lagerflächen 79 und 82 sind derart gewählt, daß sich der Ausgleichskörper 76 planetenartig innen auf der Ringwand 80 abwälzt, wie dies insbesondere aus F i g. 2 erkennbar ist, so daß die einander entgegengesetzt gerichteten Zentrifugalkräfte an dem Ausgleichskörper 76 und an dem Antriebskörper 44 sich gegenseitig an demjenigen geometrischen Ort aufheben, wo die beiden Lagerflächen 79 und 82 jeweils in Berührung stehen.

An der Antriebswelle 57 ist ein Gegengewicht 83 festgelegt, welches sich zum Zwecke eines dynamischen Ausgleichs der drehenden Anordnungen mit diesen dreht. Gemäß einer nicht dargestellten, alternativen Anordnung kann das Lager 77 für den Ausgleichskörper auch unterhalb des Lagers 61 für den Antriebskörper angeordnet sein. In diesem Fall erscheint es möglich, einen dynamischen Ausgleich zu erreichen, ohne daß es erforderlich iit, ein weiteres Gegengewicht an der Antriebswelle 57 zu befestigen.

Um rasch austauschbare Bohrmuster zu erhalten, kann die Maschine mit einer Vielzahl von Antriebs- und Trägeranordnungen ausgerüstet werden. Wie insbesondere aus F i g. 1 erkennbar, ist der Antriebskörper 44 an der konischen Fläche 90 von dem Lager 61 trennbar. Um das Bohrmuster zu ändern, ist es daher lediglich erforderlich, den Spindelträger 42 von dem Hauptrahmen 40 zu lösen und dann zusammen mit dem Antriebskörper 44 gegen Anordnungen mit einem anderen Bohrermuster auszutauschen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Mehrspindelkopf, insbesondere für eine Bohrmaschine, mit Spindeln, die mit exzentrischen Kurbeizapfen in einen Antriebskörper eingreifen, welcher um eine parallel zu den Spindelachsen verlaufende Achse kreisend antriebbar ist, und mit einem um 180° phasenverschoben gegenüber der Unwucht des Antriebskörpers kreisend umlaufenden Ausgleichskörper, dadurch gekennzeichnet, daß am Antriebskörper (44) und am Ausgleichskörper (76) jeweils eine krciszyiindrische Lagerfläche (79,82) ausgebildet sind, die aneinander anliegen, und daß die parallel verlaufende Achsen aufweisenden Lagerflächen (79, 82) derartige Halbmesser haben, daß sie bei der Bewegung des Antriebskörpers (44) sich planetenartig aufeinander abwälzen.

2. Mehrspindelkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine (82) der Lagerflächen (79, 82) als Innenumfangsfläche ausgebildet ist, welche die als Außenumfangsfläche ausgebildete andere Lagerfläche (79) umgreift.

3. Mehrspindelkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die als Innenumfangsfläche ausgebildete Lagerfläche (82) am Antriebskörper (44) und die als Außenumfangsfläche ausgebildete Lagerfläche (79) am Ausgleichskörper (76) vorgesehen ist.

4. Mehrspindelkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der den Antriebskörper (44) antreibenden Welle (57) ein Exzenter (60) ausgebildet ist, welcher drehbar im Antriebskörper gelagert ist, und daß an der Welle (57) ein weiterer Exzenter (60a) ausgebildet ist, welcher in dem Ausgleichskörper drehbar gelagert und gegenüber dem Exzenter (60) des Lagerkörpers (44) um 180° versetzt ist.

5. Mehrspindelkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebskörper (44) auf einem oder mehreren, seine Drehung verhindernden Lagerstücken (51) abgestützt ist, von denen jedes gegenüber seiner Unterlage (47) lediglich in einer normal zur Bewegungsachse des Antriebskörpers (44) verlaufenden Richtung und gegenüber den Antriebskörper (44) in lediglich einer zu dieser Richtung senkrechten Richtung verschiebbar ist.

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