DE3433793A1

DE3433793A1 - Umlaufender bohrkopf

Info

Publication number: DE3433793A1
Application number: DE19843433793
Authority: DE
Inventors: Wilfried Gerk 6074 Rödermark Ginnheim; Norbert 6057 Dietzenbach-Hexenberg Jeschke; Gerhard 6000 Frankfurt Klee
Original assignee: Samson AG
Current assignee: Samson AG
Priority date: 1984-09-14
Filing date: 1984-09-14
Publication date: 1986-03-27
Also published as: GB8518657D0; FR2570306B1; GB2164278B; JPS6190808A; GB2164278A; JPH0351526B2; FR2570306A1; DE3433793C2; US4697484A

Description

Die Erfindung betrifft einen umlaufenden Bohrkopf oder dergleichen mit Bohrspindel und quer zur Rotationsachse fein einstellbarem Werkzeugträger.

Aus der DE-PS 2o 34 6ol ist ein umlaufender Bohrkopf bekannt, dessen Werkzeugträger bei Beaufschlagung des Bohrkopfes mit Druck quer zur Rotationsachse verschoben werden kann.

Derartige umlaufende Bohrköpfe sind dazu geeignet, das Werkzeug mit hoher Präzision einzustellen, wobei Werkzeugverschleiß oder andere Einflußgrößen ausgeglichen werden können.

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(BLZ 70010111) 1"1OT 7(1? 00 Offic

Büro München/Munich Office inurPaninianw

Postfach P O Box 22 0137 Schlotthauerstraße 3. D-8000 München 22 Telephon: (089) 225311 Telekop ■· Tolecop. (OS^) 221569 CCITT 2 Tek-μΓ. Cables- Forbopat München

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BADORiGINAU §

BOEHMERT ^

Der bekannte umlaufende Bohrkopf hat jedoch den Nachteil, daß bei Verstellung des Werkzeugträgers gegenüber der Rotationsachse eine Unwucht entsteht, die von dem Ausmaß der quer zur Rotationsachse erfolgenden Verstellung und von der Größe der verstellten Massen abhängt. Dabei können bei sehr hohen Drehzahlen, die im Bereich von 8000 Umdrehungen/min, liegen können, so hohe Kräfte auftreten, daß die Lager der Bohrmaschine, auf der diese Kräfte übersetzt einwirken, überlastet werden.

Weiter hat sich gezeigt, daß bei dem bekannten Bohrkopf bei hohen Drehzahlen an dem verstellten Werkzeugträger Fliehkräfte auftreten, die zu einer weiteren unerwünschten Verstellung des Werkzeugträgers führen, da die Steife der verwendeten Blattfedern bei hohen Drehzahlen nicht ausreichen, um die durch die Fliehkräfte an dem Werkzeugträger entstehenden Auslenkungen innerhalb der gewünschten Toleranzen zu halten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen umlaufenden Bohrkopf der gattungsgemäßen Art zu schaffen, dessen Unwucht gering ist und bei dem die Fliehkräfte nicht zu einer von dem gewünschten Maß abweichenden Verstellung des Werkzeugträgers führen können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch einen in der Bohrspindel höhenverstellbar geführten, den Werkzeugträger quer zur Rotationsachse verschiebenden Keilträger und einen mit dem Werkzeug fest verbundenen, mit der Schräge des Keilträgers zusammenwirkenden Gleitkörper, wobei der Schwerpunkt des Werkzeugträgers so gegenüber der Rotationsachse versetzt angeordnet ist, daß die bei Rotation des Bohrkopfes auftretenden

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BOEHMERT S BÜEhfM£iCC^: ./Γ - ■ - -

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Fliehkräfte den Werkzeugträger gegen den Gleitkörper pressen.

Dieser Schwerpunkt wird vorzugsweise durch einen quer zur Rotationsachse verstellbaren Körper bestimmt, wobei der Körper als mit einem Außengewinde versehender, in einer quer zur Rotationsachse ausgerichteten Gewindebohrung eingesetzter Zylinder ausgebildet sein kann.

Dabei kann vorgesehen sein, daß der Gleitkörper als in einer außermittigen Bohrung in dem Werkzeugträger eingesetzte, im Bereich des Keils mit einer segmentartigen Ausnehmung versehene Stange ausgebildet ist. Alternativ kann vorgesehen sein, daß der Gleitkörper als sich von dem Werkzeugträger rampenförmig erhebende Nase ausgebildet ist.

Um eine Rückwirkung der auftretenden Kräfte auf den Keilträger zu verhindern, kann die Neigung der Träger des Keils so ausgebildet sein, daß sie eine Selbsthemmung bewirkt.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Werkzeugträger durch die Koppel eines mittels Kurbeln an der Bohrspindel angelenkten Parallelkurbelgetriebes gebildet.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist der Werkzeugträger durch zwei nicht miteinander verbundene, zueinander axialsymmetrische Verschiebeteile gebildet, die jeweils von einer der beiden symmetrischen Schrägen des Keils des Keilträgers nach außen gedruckt werden, wobei der Schwerpunkt jedes der Verschiebeteile außermittig

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auf der dem jeweiligen Verschiebeteil zugehörigen Schräge des Keils abgewandten Seite des Werkzeugträgers liegt.

Dabei kann vorgesehen sein, daß lediglich das eine der Verschiebeteile das Werkzeug trägt, während das andere Verschiebeteil eine Ausgleichsplatte trägt. Alternativ kann vorgesehen sein, daß beide Verschiebeteile ein Werkzeug tragen.

Der Keilträger kann mittels hydraulischem oder pneumatischem Druck in Richtung auf den Werkzeugträger gegen die Kraft einer Druckfeder verschoben werden. Der Keilträger kann jedoch auch von einem elektrisch betriebenen Motor, etwa einem Schrittmotot oder einem Linearmotor, auf dem Werkzeugträger hin und von diesem weg bewegt werden.

Das Werkzeug kann an dem Werkzeugträger direkt angesetztsein, es kann jedoch auch ein - an sich bekanntes Werkzeugschnellwechselsystem verwendet werden.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, in der ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen umlaufenden Bohrkopfs anhand einer Zeichnung erläutert wird. Dabei zeigt:

Fig. IA eine Schnittansicht durch einen Bohrkopf nach einem ersten Ausführungsbeispiel ,

Fig. IB eine Schnittansicht entlang der Linie B-B von Fig. 1.A,

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hand einer Zeichnung erläutert wird. Dabei zeigt:

Fig. IA eine Schnittansicht durch einen Bohrkopf nach einem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. IB eine Schnittansicht entlang der Linie B-B von Fig. IA,

Fig. 2A eine Schnittansicht durch ein zweites Ausführungsbeispiel,

Fig. 2B eine Schnittansicht entlang der Linie B-B von Fig. 2A,

Fig. 3A eine Schnittansicht durch ein drittes Ausführungsbeispiel,

Fig. 3B eine Schnittansicht entlang der Linie B-B von Fig. 3A, und

Fig. 3C eine Schnittansicht einer alternativen Ausgestaltung des Werkzeugträgers bei einem ansonsten dem in Fig. 3A entsprechenden Bohrkopf.

Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem der den Schwerpunkt des Werkzeugträgers bestimmende Körper als auf den Keilträger wirkende Stange ausgebildet ist.

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BOEHMERT.*

Das Ausführungsbeispiel nach den Fig. IA und IB ist besonders einfach. Die rotationssymmetrische Bohrspindel 2 dreht sich um die Achse 1. Die Bohrspindel 2 ist mittels zeichnerisch nur angedeuteter Kugellager 3, 4 in der Bohrmaschine gelagert. In der Bohrspindel 2 ist ein Keilträger 8 in axialer Richtung höhenverschiebbar geführt. Dieser ist nach oben durch einen Kolben 5 abgeschlossen, der bei pneumatischer oder hydraulischer Beaufschlagung über die Druckmittelzuleitung 7 den Keilträger 8 nach unten bewegt. Ein Werkzeugträger Io ist auf einer Achse 9 an der Bohrspindel 2 verschwenkbar gelagert. Dabei entspricht die Masse des Werkzeugträgers Io oberhalb der Achse 9 der Masse des Werkzeugträgers unterhalb der Achse. Der Keil des Keilträgers 8 wirkt auf einen Gleitkörper 11, der bei dem in Fig. IA, IB gezeigten Ausfuhrungsbeispiel durch eine Stange gebildet wird, die im Bereich des Keiles mit einer segmentartigen Ausnehmung versehen ist. Bei Beaufschlagung des Kolbens 5 mit Druck wird der Keil gegen den Gleitkörper 11 gepresst, wodurch der Werkzeugträger 10 um die Achse 9 verschwenkt und das an dem Werkzeugträger Io befestigte Werkzeug 13 gegenüber der Rotationsachse 1 versteilt wird.

In dem Werkzeugträger Io ist ein Körper 12, der mit einem Außengewinde versehen in einer quer zur Rotationsachse verlaufenden Gewindebohrung eingesetzt ist, vorgesehen. Dieser schv/ere Körper 12 bewirkt, daß der Schwerpunkt des Werkzeugträgers Io außermittig auf der mit dem Gleitkörper zusammenwirkenden Schräge des Keiles abgewandten Seite des Werkzeugträgers liegt. Diese Anordnung des Schwerpunktes stellt sicher, daß die auftretendes Fliehkräfte nicht zu einer weiteren Ver-

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stellung des Werkzeugträgers führen, sondern vielmehr den Gleitkörper 11 nach innen in Richtung auf die Rotationsachse gegen den Keil pressen. Die auftretenden Fliehkräfte können also - anders als bei dem Stand der Technik - nicht zu einer unerwünschten Vergrößerung der Verstellung führen. Dabei ist darauf zu achten, daß der Körper 12 auch bei relativ großer Verstellung des Werkzeugträgers 10 noch für eine Lage des Schwerpunkts von dem Gleitkörper 11 aus gesehen jenseits der Rotationsachse sorgt, damit der Anpressdruck des Gleitkörpers 11 gegen den Keilträger 8 gewährleistet ist. Weiter ist es zweckmäßig, etwa durch eine Feder 44, wie sie in Figur 4 in Verbindung mit einem besonderen Ausführungsbeispiel gezeigt ist, oder durch Magnete dafür zu sorgen, daß auch bei Stillstand des Bohrkopfes der Werkzeugträger Io mit kleinen aber hinreichenden Kräften an dem Keilträger 8 kraft- oder formflüssig festgehalten wird.

Die vorgeschlagene Ausgestaltung des Werkzeugträgers sorgt weiter dafür, daß die durch die Verschiebung des Werkzeugträgers 10 entstehenden, die Lager 3 und 4 belastenden Fliehkräfte relativ gering sind, da der Schwerpunkt des Werkzeugträgers 10 nahe der Achse 9 gehalten ist. Lediglich die Fliehkräfte, welche dadurch entstehen, daß der Schwerpunkt des Werkzeugträgers 10 etwas neben der Rotationsachse 1 liegen muß, um die Anpressung von des Gleitkörpers 10 an den Keilträger 8 zu bewirken, sind bei diesem Ausführungsbeispiel nicht kompensiert.

Die Anordnung nach den Fig. 2A und Fig. 2B unterscheidet sich von dem eben beschriebenen Ausführur.rsbeispiel dadurch, daß der Werkzeugträger als Koppel 1'■ eines

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BOEHMERT & BOEHMKN

mittels Kurbeln 22, 24 an der Bohrspindel angelenkten Parallelkurbelgetriebes gebildet wird. Dabei ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Gleitkörper als eine sich von der Koppel 20 rampenförmig erhebende Nase ausgebildet. Der Körper 12 bewirkt wie unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert eine Anordnung des Schwerpunkts des Werkzeugträgers, die ein Anpressen der Nase an den Keilträger 8 bewirkt.

Die Verwendung eines Kurbelgetriebes hat den Vorteil, daß das Werkzeug sich bei jeder Auslenkung der Koppel immer parallel zu sich selbst bewegt. Dies macht das Werkzeug in seiner Wirkung unabhängig von seinem Abstand gegenüber der Koppel 20.

Zu beachten ist, daß die über den Gleitkörper 11 auf den Keilträger 8 übertragenen Fliehkräfte gegen die auf den Kolben 5 aufgebrachte Stellkraft wirkt. Einer Störung kann durch eine ausreichende Federsteife der Druckfeder 6 entgegengewirkt werden, vorzugsweise ist die Neigung der Schräge jedoch so gewählt, daß eine Selbsthemmung bewirkt wird.

Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Bohrkopfs. Dabei ist der Werkzeugträger 10 durch zwei nicht miteinander verbünde Verschiebeteile 30, 34 gebildet, die jeweils von einer der beiden symmetrischen Schrägen des Keilträgers nach außen gedrückt werden. Dabei sind, wie Fig. 3B verdeutlicht, beide Verschiebeteile derart winklig ausgebildet, daß der Schwerpunkt jedes der Verschiebeteile außermittig auf der dem jeweiligen Verschiebeteil zugehörigen Schräge des Keiles abgewandten Seite d.es Kerkzeugträ-

BOEHMERT &

-A -

gers 10 liegt. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel sind zylindrische Körper 12 vorgesehen, die in einer Gewindebohrung verstellt werden können. Auch hier ist also gewährleistet, daß die auftretenden Fliehkräfte immer auf den Keilträger 8 und nicht von diesem fort gerichtet sind.

Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Verschiebeteile 7 und 9 mittels Blattfedern 36, 38 bzw. 40, 42 an der Bohrspindel 2 gehalten.

Bei dem in Fig. 3C gezeigten Ausführungsbeispiel trägt jedes der beiden Verschiebeteile 30, 34 ein Werkzeug 13, wobei es sich bei dem einen beispielsweise um einen Drehmeißel zum Schrubben und bei dem anderen um einen Drehmeißel zum Feindrehen handeln kann.

Bei dem in Figur 4 gezeigten Ausführungsbeispiel, das ansonsten dem in Figur 1 B gezeigten entspricht, ist der Körper 12 nicht als in einer Gewindebohrung geführter Zylinder, sondern als eine Stange 46 ausgebildet, die an ihrem unteren Endabschnitt auf dem Werkzeugträger 10 verschwenkbar angelenkt und an ihrem oberen Endabschnit mit einer Rolle 48 versehen ist. Die den Körper 12 bildende Stange wird durch eine Zugfeder 44 in Richtung auf die Rotationsachse gezogen, wobei die Rolle 48 an dem Keilträger 8 anliegt und gegen diesen gepreßt wird. Bei dieser Ausgestaltung wird der Schwerpunkt des Werkzeugträgers bei einer Verschiebung quer zur Rotationsachse 1 bei richtiger Wahl der Geometrie und der Masse des Körpers 12 immer auf der Rotationachse 1 liegen, weil eine Verschiebung des Werkzeugträgers 10 von einer entsprechenden Verschiebung d^;:

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schweren Körpers 12 in die entgegengesetzte Richtung begleitet wird.

Die Feder 44 sollte dabei eine Steifigkeit aufweisen, die sicherstellt, daß die bei hohen Umdrehungen auftretenden, auf den Körper 12 wirkenden großen Fliehkräfte eine Ablösung des Körpers 12 von dem Keil träger 8 nicht bewirken können. Eine solche Feder mit hoher Steifigkeit stellt zugleich sicher, daß bei Stillstand oder geringer Umdrehungsgeschwindigkeit des Bohrkopfs der Gleitkörper 11 gegen den Keilträger 8 gepreßt und eine unerwünschte Verstellung des Werkzeugträgers 10 gegen die Rotationsachse 1 verhindert wird. Es versteht sich, daß die Feder 44 wahlweise - wie gezeigt - als Zugfeder oder aber als sich auf der anderen Seitenfläche des Werkzeugträgers 10 abstützende Druckfeder ausgebildet sein kann.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

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BEZUGSZEICHENLIoTE
(LIST OF EEFERiKCE NUMERALS)

1	Achse	>	Verschiebet^i1	1
?	Bohrspindel		?
^	Kugellager	²S
4	Kugellager	4
5	Kolben
6	Druckfeder	6
7	Druckmittelzuleitung	7
8	Keilträger	8
9	Achse	9
10	Werkzeutrager	10
11	Gleitkörper	11
12	Körper	12
	Werkzeug	1^5
14		14
15		15
16		16
17		17
18		"18
19		19
20	Koppel	20
21		21
22	Kurbel	2?
2?		23
24	Kurbel	24
25		°5

27		27
	23
29	ι 29
50

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BOEHMERT & BOEJ-iMERT

	Versehiebeteil	31
52		32
33	Ausqleichsplatte	33
34		34
35	Blattfeder	35
36		36
37	Blattfeder	37
33		38
39	Blattfeder	39
40		40
41	Blattfeder	41
42		42
43	Feder	43
44		44
45	Stange	45
46		46
4?	Rolle	47
48		48
49		49
50		50
		51
52		52
55		53
54		54
55		55
56		56
57		57
58		58
59		59
60		60
61		61
62		62
6?		63
	64

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Claims

BOEHMERT & BOEHMHkT "--' -■ ■--"--· SXEK 2415 ANSPRÜCHE

1. Umlaufender Bohrkopf oder dergleichen mit Bohrspindel und quer zur Rotationsachse fein einstellbarem Werkzeugträger, gekennzeichnet durch einen in der Bohrspindel höhenverstellbar geführten, den Werkzeugträger (10) quer zur Rotationsachse verschiebenden Keilträger (8) und einem mit.dem,Werkzeug,(10) .fest verbundenen, mit der Schräge des Keils des Keilträgers (8) zusammenwirkenden Gleitkörper , wobei der Schwerpunkt des Werkzeugträgers (10) so gegenüber der Rotationsachse (1) versetzt angeordnet ist, daß die bei Rotation des Bohrkopfes auftretenden Fliehkräfte den Werkzeugträger (10) gegen den Gleitkörper (11) pressen. *'

2. Umlaufender Bohrkopf nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen in dem Werkzeugträger quer zur Rotationsachse (1) verstellbaren, dessen Schwerpunkt beeinflussenden Körper (12).

3. Umlaufender Bohrkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (12) als mit einem Außengewinde versehener, in eine quer zur Rotationsachse (10) ausgerichteten Gewindebohrung eingesetzter Zylin-

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BOEHMERT & BOEJlMFiRT ^:..^: '.[ ^: ..^: "-.'■

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der ausgebildet ist.

4. Umlaufender Bohrkopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitkörper

(11) als in einer außermittigen Bohrung in dem Werkzeugträger (10) eingesetzte, im Bereich des Keils mit einer segmentartigen Ausnehmung versehene Stange ausge- -^ bildet ist.

5. Umlaufender Bohrkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitkörper (11) als sich von dem Werkzeugträger (10) rampenförmig erhebende Nase ausgebildet ist.

6. Umlaufender Bohrkopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine eine Selbsthemmung bewirkende Neigung der Schräge des Keils.

7. Umlaufender Bohrkopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugträger (10) durch die Koppel (20) eines mittels Kurbeln (22, 24) an der Bohrspindel (2) angelenkten Parallelkurbelgetriebes gebildet wird.

8. Umlaufender Bohrkopf nach einem der vorangehenden j| Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugträ- ff ger (10) durch zwei nicht mit einander verbundene Verschiebeteile (30, 32) gebildet wird, die jeweils von einer der beiden symmetrischen Schrägen des Keilträgers

(8) nach außen gedrückt werden, wobei der Schwerpunkt jedes der Verschiebeteile (30, 32) außermittig auf der dem jeweiligen Verschiebeteil (30, 32) zugehörigen Schräge des Keils abgewandten Seite,· des ^r,.*erkzeugträgers

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BOEHMERT & B0EI4MEKT *--·--" - - -

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(10) liegt.

9. Umlaufender Bohrkopf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das eine der Verschiebeteile (30) das Werkzeug trägt, während das andere Verschiebeteil (3 2) eine Ausgleichsplatte (34) trägt.

10. Umlaufender Bohrkopf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß beide Verschiebeteile (30, 32) ein Werkzeug tragen.

11. Umlaufender Bohrkopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Keilträger

(8) mittels hydraulischem oder pneumatischem Druck gegen die Kraft einer Druckfeder (6) in Richtung- auf den Werkzeugträger (10) verschoben wird.

12. Umlaufender Bohrkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Keilträger (8) von einem elektrisch betriebenen Motor auf den Werkzeugträger (10) hin und von diesem weg bewegt wird.

13. Umlaufender Bohrkopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein an dem Werkzeugträger (10) angesetztes Werkzeugschnellwechselsystem.

14. Umlaufender Bohrkopf nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine den Körper (12) gegen den Keilträger (8) pressende Feder (44) hoher Steifigkeit.

15. Umlaufender Bohrkopf nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Korper \!4) als eine ar. ihrer.

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unteren Endabschnitt auf dem Werkzeugträger (10) drehbar gelagerte und an ihrem oberen Ende mit einer auf den Keilträger (8) einwirkenden Rolle (48) . versehene Stange (46) ausgebildet ist.

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