DE2327652C2 - Vorschubgetriebe für einen Ölzufuhrkopf an einer Tiefloch-Bohrmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorschubeinrichtung für einen ölzuführkopf, der an einer Tieflochbohrmaschine einen hohl ausgebildeten Bohrer an der Stelle seines S⁰ Eintrittes in ein Werkstück umgibt, wo er mit einer Vorschubkraft unter Zwischenschaltung einer zum Ausgleich der Wärmedehnung des Werkstückes dienenden Feder abdichtend an das Werkstück angedrückt wird und in die Bohrung Spülöl einführt, das durch den Hohlraum des Bohrers zugeleitet wird, insbesondere für eine Bohrmaschine mit umlaufendem Werkstück (DL-PS 35 466). Die Patentinhaberin hat selbst eine Anordnung an einer Tiefbohrbank offenkundig vorbenutzt, bei welcher ,1er ölzuführkopf auf einem Bettschlitten befestigt ist, der durch das Vorschubgetriebe verfahrbar ist. Diesen Bettschlitten fährt man mit einer verhältnismäßig hoh^n Kraft in Richtung auf das Werkstück, bis der auf de;.- Bettschlitten befestigte ölzuführkopf mit seiner Dichtung auf die Stirnfläche des Werkstücks trifft. Dann schaltet man den motorischen Vorschub aus und bewirkt den weiteren Vorschub von Hand. Hat man das Gefühl, daß man dabei den ölzuführkopf genügend stark an das Werkstück andrückt, dann klemmt man mit einem Spannhebel den Bettschlitten auf dem Bett fest

Es ist auch bekannt bei Überschreiten eines Drehmomentgrenzwert« ober ein abgefedertes Meßglied eine Kupplung zu schalten (DTPS 638 871). Ajch ist ein Drehmomentmesser mit einer als Torsionsfeder dienenden Hauptwelle bek&nnt (DT-Gbm 1 727 816).

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, den Vorschubantrieb für den ölzuführkopf so auszugestalten, daß er diesen mit der erforderlichen Anpreßkraft an das Werkstückende andrückt

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß unter Verwenden eines an sich bekannten durch einen Motor über eine Motorwelle angetriebenen Vorschubgetriebes und einer darin eingebauten bekannten, über ein abgefedertes Meßglied steuerbaren Kupplung das abgefederte Meßglied durch eine gegen eine Feder verschiebbare Zahnstange gebildet ist die mit der Außenverzahnung eines zylindrischen Gehäuses in Eingriff steht, welches den zur Achse des Sonnenrades gleichachsigen Steg eines zur Drehmomentmessung an sich bekannten Planetengetriebes bildet und die Kupplung lujng im Kraftfluß zwischen Motorwelle und Steg des Planetengetriebes liegt wo sie bei ihrem Einrücken nach Abschalten des Motors, wenn das Drehmoment einen Grenzwert überschreitet, eine starre Wirkverbindung zwischen der Zahnstange und dem Planetenradträger bildet und die Anpreßkraft zwischen Werkstückende und ölzuführkopf unmittelbar auf die damit gleichzeitig zum Ausgleich der Wärmedehnung des Werkstücks dienenden Feder überträgt.

Vorzugsweise treibt die Zahnstange ein Drehpotentiometer zum Erzeugen elektrischer Steuersignale zum Schalten von Motorkupplung und gegebenenfalls der Anzeige des Drehmomentes an.

Die als erfinderisch beanspruchten Merkmale seien nunmehr im einzelnen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert in denen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel mit den als erfindungswesentlich herausgestellten Einzelheiten veranschaulicht ist. Es zeigt

F i g. 1 das Getriebeschema des Vorschubgetriebes mit den als erfinderisch beanspruchten Merkmalen,

F i g. 2 einen etwa nach der Linie 11-11 der F i g. 1 verlaufenden lotrechten Schnitt durch das Bett der Bohrbank und durch den den ölzuführkopf tragenden Bettschlitten mit dem Vorschubgetriebe,

F 1 g. 3 eine teilweise im Schnitt ausgeführte Seitenansicht des öizuführkopfes, wobei auch der ihn tragende Bettschlitten, das Werkstück, einen Rollensetzstock für dieses, der Bohrer und der diesen tragende Bohrschlitten schematisch angedeutet sind und F i g. 4 den umrandeten Teil der F i g. 3 im einzelnen.

Die mit dem die als erfinderisch beanspruchten Ein zelheiten auweisenden Vorschubantrieb ausgerüstet« Tiefbohrbank ist mit den folgenden im Aufriß in F i g. 3 gezeigten Aggregaten ausgerüstet:

Mit einer Spannvorrichtung 10, die auf der im Werk Stückspindelkasten gelagerten angetriebenen Werk Stückspindel befestigt ist und das Werkstück W trägi und um die Werkstückspindelachse 12 in Umlauf ver setzt; mit einem Rollensetzstock 14, der auf der waage rechten, zur Spindelachse 12 parallelen Gleitbahn de: nicht näher dargestellten Bettes verschiebbar gefühn und feststellbar ist; mit einem Bettschlitten 16, der au! dieser Betlgleitbahn parallel zur Spindelachse 12 ver schiebbar geführt ist; mit einem auf dem Bettschlitter 16 starr befestigten ölzuführkopf 18 und mit einem aul

der Bettgleitbahn verschiebbaren Bohrschlitten 20 der ein Klemmlager 22 für den Bohrer B trägt Dieser ist als Rohr ausgestaltet und nicht umlaufend gleichachsig zur Spindelachse 12 angeordnet An seinem Ende trägt er die Bohrwerkzeugschneiden BW.

Der ölzuführkopf 18 besteht aus einem Bock 24, an dem eine halbzylindrische waagerechte Schale 26 starr befestigt ist Diese nimmt eine zur Spindelach?? 12 gleichachsig angeordnete Hülse 28 auf. die in ihrer Lage durch einen auf der Schale 26 befestigten Deckel 30 gehalten wird und den Bohrer B mit erheblichem Spielraum umgibt Ihr rechtes Ende nimmt eine Stopfbuchse mit Dichtungen 32 auf, die diesen Spielraum an der dem BohrschHtten 20 zugewandten Seite abdichtend verschließen, aber eine gegenseitige Verschiebung zwischen dem ölzuführkopf 18 und dem Bohrer B gestatten. An dem dem Werkstück W zugewandten Ende ist die Bohrung der Hülse 28 kegelförmig erweitert und nimmt eine Endbohrbuchse 34 auf, die in Richtung auf das Werkstück aus der Hülse 28 herausragt und dort von einem auf der Hülse 28 verschiebbar geführten Ring 36 umgeben ist. Die linken Stirnseiten der beiden Elemente 34 und 36 liegen in einer gemeinsamen Querebene. Über diese springt ein Dichtungsring 38 in Richtung auf das Werkstück W vor und legt sich abdichtend an die ebene Stirnfläche des Werkstücks. Dieser Dichtungsring 38 sitzt in einer Ringnut eines Laufringes 40, der zwischen Endbohrbuchse 34 und Ring 36 eingefügt ist und sich mit seiner vom Werkstück W abgewandten Stirnfläche an einen Lagerring 42 anlegt und diesen an einen Innenflansch 44 des Ringes 36 drückt.

Dem Zwischenraum 46 zwischen dem Bohrer B und der Hülse 28 wird ein Schmiermittel, z. B. öl, unter hohem Druck von beispielsweise 60 bar zugeführt und fließt in diesem Zwischenraum nach links durch die Endbohrbuchse 34 und in die Bohrung des Werkstücks IV hinein. Das den Schaft des Bohrers B bildende Rohr hat dicht an den Bohrwerkzeugschneiden BVV öffnungen, durch die das öl in das Innere des Schaftes fließt und diesen in Richtung auf den Bohrschlitten durchströmt, um dort abzufließen. Der ölstrom kühlt die Bohrwerkzeugschneiden BW und spült die beim Bohr η entstehenden Späne durch das Innere des hohlen B hrschaftes, hindurch fort, so daß diese ' ane nicht in den schmalen Spalt zwischen Bohrschalt und Innenwandung der hergestellten Bohrung treten und dort etwa diese Innenwandung zerkratzen können.

Die Endbohrbuchse 34 hat radiale Bohrungen 47, die das öl beiden Seiten des Lagerringes 42 zuführen. Durch das nachstehend erläuterte Vorschubgetriebe wird der Bettschlitten 16 mit einer so groß bemessenen Kraft in Richtung auf den Werkstückspindelkasten gedrückt, daß dadurch der Dichtungsring 38 abdichtend an die Stirnfläche des Werkstücks Wgedrückt wird. An dessen Umlauf nehmen der Dichtungsring 38 und dessen Laufring 40 teil. Der Ring 36 hingegen kann an diesem Umlauf nicht teilnehmen; denn er ist auf der am Bock 24 befestigten Hülse 28 nur mit geringem Spielraum drehbar und längsverschiebbar gelagert. Der Begrenzung dieses Spielraumes dient eine von der Hülse 28 getragene Schraube 48, die mit Spiel in die Bohrung des Ringes 36 ragt.

Dichtungsringe 50 verhindern, daß das öl zwischen dem Ring 36 und der Hülse 28 nach außen austritt.

Dem Raum 46 wird das Drucköl durch einen in eine Gewinde-Bohrung der Hülse 28 eingeschraubten Stutzen 52 zugeführt, der durch eine öffnung der Schale 26 hindurch bis in einen Hohlraum des Bockes 24 hineinragt und dort an Druckleitungen 54 angeschlossen ist

Um den Dichtungsring 38 abdichtend an die Stirnfläche des Werkstücks W anzudrücken, muß das Vorschubgetriebe auf den Bettschlitten 16 in Richtung des Pfeiles 56 eine Kraft ausüben, die auch dann aufrechterhalten wird, wenn sich die Stirnfläche des Werkstücks Winfolge von Wärmedehnungen längs der Spindelachse 12 verlagert

In F i g. 2 sind der Bettschlitten 16 und das Bett 60 im Querschnitt schematisch dargestellt Dieser Schlitten trägt auf seiner Unterseite in Längsrichtung einen mittleren Flansch 6Z In diesem und in lotrechten Seitenwänden 64 befinden sich gleichachsige Lager zur Aufnahme einer waagerechten Welle 66, die sich quer über das. Bett 60 erstreckt und an den Außenseiten der Wände 64 mit auf ihr befestigten Ritzeln 68 und 70 ausgerüstet ist Jedes dieser Ritzel kämmt mit einem Stirnrad 72 bzw. 74, das auf einer Welle 76 bzw. 78 befestigt ist Diese verläuft parallel zur Welle 66, ist in der Wand 64 und in einer Außenwand 79 des Schlittens durch Wälzlager 80 gelagert ragt durch die Wand 64 nach innen hindurch und hat dort eine Ritzelverzahnung 82, die mit einer am Bett 60 befestigten Zahnstange 84 kämmt.

Das Vorschubgetriebe treibt die Welle 66 an und setzt daher die Ritzelverzahnungen 82 in Umlauf, die sich an den Zahnstangen 84 abwälzen.

Das in F i g. 2 rechts liegende Ende der Welle 66 ragt über das Ritzel 70 hinaus und trägt dort ein Stirnrad 86, das mit einem Ritzel 88 kämmt. Dieses ist auf einem Zapfen 90 drehbar gelagert, der in einer waagerechten zur Welle 66 parallel verlaufenden Bohrung der betreffenden Wand 64 des Bettschlittens befestigt ist. Das Ritzel 88 besteht aus einem Stück mit einem scheibenförmigen Planetenradträger 92, in welchem ein Kranz von Lagerzapfen 94 befestigt ist. ^f diesem sind Planetenräder 96 gelagert, die ihrerseits mit der Innenverzahnung 98 eines um die Achse des Zapfens 90 umlaufend gelagerten zylindrischen Gehäuses 100 kämmen. Dieses Gehäuse hat auf seiner Außenseite eine Verzahnung 102, die mit einer waagerechten, im Bett 16 in ihrer Längsrichtung verschiebbar geführten Zahnstange 104 kämmt, vgl F i g. 1. Diese Zahnstange erstreckt sich parallel zur Spindelachse 12 und ist an beicien Enden am Bettschlitten 16 durch ein Paket von Tellerfederelementen abgestützt. Eines dieser Pakete ist im Getriebeschema der F i g. 1 als Feder 106 angedeutet.

Gleichachsig zum Lagerzapfen !JO ist außen am Bettschlitten 16 ein Gleichstrom-Servomotor 108 angeflanscht, dessen Läuferwelle 110 ein auf ihr befestigtes, mit den Planetenrädern 95 kämmendes Sonnenrad 112 trägt. Ferner trägt die Läuferwelle 110 des Servomotors eine mit ihr umlaufende Kupplungsscheibe 114, die durch einen im Gehäuse 100 befestigten Magneten bei dessen Erregung angezogen wird und dadurch das Gehäuse 100 mit dem Sonnenrad 112 zu gemeinsamem Umlauf verbindet.

Am Bettschlitten 16 ist ferner der Stator eines Drehpotentiometers 118 befestigt, dessen Läuferwelle 120 durch Getrieberäder 122 mit der Verzahnung 102 des Gehäuses 100 in Getriebeverbindung steht.

Schließlich ist am Bettschlitten 16 ein in der Zeichnung nicht veranschaulichter Endschalter angeordnet, der durch die Zahnstange 104 geschaltet wird, wenn diese beim Vorlauf des Bettschlitten 16 in Richtung auf das Werkstück W eine bestimmte Grenzstellung überschreitet.

Die Wirkungsweise des Vorschubgetriebes ist folgende: Zum Vorlauf des Bettschlittens 16 mit dem öl-

zuführkopf 18 in Richtung des Pfeiles 56, F i g. 3, wird der Elektromotor 108 eingeschaltet. Er treibt über das Planetengetriebe den Planetenradträger 92 mit dem Ritzel 88 an. Dieses versetzt die Welle 66 in Umlauf, die ihrerseits die Welle 76 bzw. 78 antreibt und über die Ritzelverzahnung 82 an den Zahnstangen 84 abwälzen läßt. Sobald der Dichtungsring 38 des ölzuführkopfes auf die Stirnfläche des Werkstücks W trifft, verlangsamt der Planetenradträger 92 seinen Umlauf und bleibt nach Zusammenpressen des Dichtungsringes 38 stehen, so daß auch die Lagerzapfen 94 zum Stillstand kommen. Der weitere Umlauf des Sonnenraoies 112 versetzt daher das Gehäuse 100 um seine Achse in Drehung. Dadurch wird die Zahnstange 104 in ihrer Längsrichtung verschoben und preßt die Feder 106 zusammen. Dem Maß dieser Verschiebung entspricht die vom Potentiometer 118 abgegriffene Spannung.

Ein zweites nicht näher dargestelltes von Hand verstellbares Potentiometer liegt mit dem Potentiometer 118 in einer Brückenschaltung, die ein Signal liefert, wenn die von den beiden Potentiometern abgegriffenen Spannungen ein bestimmtes Verhältnis erreichen. Durch dieses Signal wird der Motor 108 abgeschaltet und gleichzeitig wird der Magnet 116 eingeschaltet

Wenn das geschehen ist, ist die Verzahnung 102 des Gehäuses 100 mit dem Ritzel 88 starr gekuppelt Infolgedessen wird die von der gespannten Feder 106 auf die Zahnstange 104 ausgeübte Kraft in Gestalt eines Drehmomentes auf die Welle 66 übertragen. Dieses Drehmoment sorgt dafür, daß der ölzuführkopf mit seinem Dichtungsring 38 an das Werkstück W angedrückt wird. Verlagert sich die Stirnfläche des Werkstücks W gegenüber dem ölzuführkopf infolge von Wärmedehnungen od. dgl., dann führt das nur dazu, daß die Feder 106 etwas mehr oder weniger stark zusammengedrückt wird, wodurch indessen die Höhe der Anpreßkraft nicht wesentlich geändert wird.

Die Anpreßkraft die zwischen dem ölzuführkopf 18 und dem Werkstück W wirksam wird, übt also ein Drehmoment auf den Zahnkranz 102 aus, wodurch die Zahnstange 104 verschoben und die Feder 106 vorgespannt wird.

Zum Ausspannen des Werkstücks schaltet man den Motor 108 in Rücklaufrichtung wieder ein, wobei sich

ίο die Kupplung 114,116 löst Die Welle 66 wird dann in Rücklaufrichtung angetrieben und bewirkt daß der ölzuführkopf vom Werkstück zurückgezogen wird. Ist dabei der Dichtungsring 38 entspannt dann wirkt auf die Welle 66 ein sehr geringes Drehmoment, das zur

Überwindung der Reibungskräfte des Bettschlittens 16 und des Vorschubgetriebes ausreicht Entsprechend gering ist die Kraft mit der die Gehäuseverzahnung 102 die Zahnstange 104 zu verschieben sucht Diese wird daher durch die sich entspannende Feder 106 zusam men mit dem Potentiometer 118 in die Ausgangslage zurückgeführt.

Die Zahnstange 104 stellt ein abgefedertes Meßglied dar, dessen Verschiebung dem vom Vorschubmotor 108 ausgeübten Antriebsmoment entspricht Den Meßwert bildet die vom Potentiometer 118 abgegriffene Spannung. Oberschreitet diese Spannung die Grenze, die durch das zweite von Hand verstellbare Potentiometer gewählt ist dann wird dadurch die Kupplung eingerückt Sie wird erst wieder gelöst wenn der Meßwert die Grenze unterschreitet d. h. wenn sich die Zahnstange 104 in entgegengesetzter Richtung bewegt

Die vom Potentiometer 118 abgegriffene Spannung, die- dem Meßwert entspricht kann auf ein Anzeigegerät zum Anzeigen des Drehmomentes wirken.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

2 652 3 Patentansprüche:

1. Vorschubeinrichtung für einen ölzuführkopf, der an einer Tieflochbohnnaschine einen hohl aus- S gebildeten Bohrer an der Stelle seines Eintrittes in ein Werkstück umgibt, wo er mit einer Vorschubkraft unter Zwischenschaltung einer zum Ausgleich der Wärmedehnung des Werkstückes dienenden Feder abdichtend an das Werkstück angedrückt wird und in die Bohrung Spülöl einführt, das durch den Hohlraum des Bohrers zugeleitet wird, insbesondere für eine Bohrmaschine mit umlaufendem Werkstück, dadurch gekennzeichnet, daß unter Venwendung eines an sich bekannten durch einen Motor (108) über dessen Läuferwelle {110) angetriebenen Vorschubgetriebes und einer darin eingebauten bekannten, über ein abgefedertes Meßglied steuerbaren Kupphing (114, 116) das abgefe derte Meßglied durch eine gegen eine Feder (106) verschiebbare Zahnstange (104) gebildet ist, die mit der Außenverzahnung (102) eines zylindrischen Gehäuses (100) in Eingriff steht welches den zur Achse des Sonnenrades (112) gleichachsigen Steg eines zur Drehmomentmessung an sich bekannten Planetengetriebes (92,94,100) bildet und die Kupplung (114. 116) im Kraftfluß zwischen Läuferwelle (110) und Steg des Planetengetnebes (92,94,100) liegt, wo sie bei ihrem Einrücken nach Abschalten des Motors (108), wenn das Drehmoment einen Grenzwert überschreitet, eine starre Wirkverbindung zwischen der Zahnstange (104) und dem Planeten radträger (92) bildet und die Anpreßkraft zwischen Weri> stückende (W) und ölzuführkopf (18) unmittelbar auf die damit gleichzeitig zum Ausgleich der Warmedehnung des Werkstücl es dienenden Feder (106) überträgt.

2. Vorschubeinrichtung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnstange (104) ein Drehpotentiometer (118) zum Erzeugen elektrischer Steuersignale zum Schalten von Motor (108), Kupplung (114, 116) und gegebenenfalls der Anzeige des Drehmomentes antreibt.