DE4233949C2 - Vorschubanordnung für Säulenbohrmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Vorschub für Säulenbohr­ maschinen, bei denen die Hauptspindel als Bohrwerk­ zeugträger in einer Pinole geführt ist. Dabei wird über die Pinole die Vorschubbewegung in die Hauptspindel eingeleitet wird.

Bisher ist es üblich, die Pinolen von Säulenbohrma­ schinen in Form von Zahnstangen auszuführen, deren Verzahnung entweder an ein zum Einleiten der Vor­ schubbewegung in diese eingreifendes Stirnzahnrad (gerad- oder schrägverzahnt) oder ein Schneckenrad angepaßt ist.

Hierbei ist es von Nachteil, daß der Herstellungsauf­ wand für einen spielfreien Vorschub sehr hoch ist und im Laufe der Zeit durch mechanisch bedingten Ver­ schleiß erneut ein Spiel zwischen Antriebsritzel und Zahnstange entsteht, was zu Ungleichmäßigkeiten bei der Vorschubbewegung und zur Einbuße an Oberflächen­ qualität der gebohrten Flächen führt. Dies wirkt sich besonders negativ bei der Herstellung von Gewinden und dadurch ungleichmäßige Beanspruchung auf die Standzeiten der Bohrer aus.

Weitere nachteilige Wirkungen entstehen dadurch, daß die Drehachsen des eigentlichen Vorschubantriebes, der ein gesonderter Antriebsmotor oder eine Abzwei­ gung aus dem Hauptspindeltrieb sein kann, nicht par­ allel zur Pinole liegen und demzufolge ein Umlenk­ glied erforderlich ist.

Bei den bekannten Vorschüben kommt es außerdem zu Problemen durch die relativ direkte Drehmomentein­ leitung, die sich besonders negativ beim Eilvorschub auswirkt, da ein exaktes Ein- und Ausschalten in die­ sem Fall unbedingt erfolgen muß, um eine Beschädigung zu vermeiden.

Ein gewisses Maß einer Verdrehsicherung der Pinole ist zwar durch die Zahnstangenführung gegeben, diese reicht jedoch beim Einsatz von Mehrspindelwerkzeugen nicht aus.

Neben den Zahnstangenvorschüben ist aus der DE 24 41 215 C2 ein Vorschubantrieb für eine spanende Werk­ zeugmaschine bekannt, bei der eine axial verschiebbare Hohlspindel mit einem Verlängerungsteil verbunden ist, auf dessen Außenfläche eine Schrauben­ nut zur Aufnahme von Lagerkugeln vorhanden ist. Die Lagerkugeln werden auf der anderen Seite von einer Kugelmutter gehalten und der Vorschub der Hohlspindel wird durch Drehung der Kugelmutter mittels eines Schrittmotors über ein Getriebe realisiert.

Dabei wird ein Zahnriemen für die Drehung der Kugel­ mutter verwendet. Die Hohlspindel und das Verlänge­ rungsteil sind mittels Schrauben verbunden. Für die Führung der Antriebswelle sind zwischen der im unte­ ren Bereich angeordneten Hohlspindel und der An­ triebswelle mehrere Wälzlager montiert. Die Hohlspin­ del wird mittels eines gesonderten Gehäuseteiles ge­ halten. Eine andere Befestigung ist im Gehäuse der vorbekannten Bohrmaschine für die Lagerung der das Verlängerungsteil umgreifenden Kugelmutter vorgese­ hen.

An der Hohlspindel ist eine sich radial nach außen erstreckende Nase vorhanden, die in einen Führungs­ schlitz des Gehäuses eingreift und die Hohlspindel gegen eine Drehbewegung sichert, jedoch eine axiale Verschiebung ermöglicht.

Die mehrteilig ausgebildete Lagerung bzw. Führung der einzelnen Elemente (Hohlspindel und Verlängerungs­ teil) führt neben der beschränkten Führung mit der in einen Führungsschlitz eingreifenden Nase dazu, daß insbesondere bei höheren wirkenden Drehmomenten und Kräften, wie sie insbesondere bei großen Drehzahler­ höhungen bzw. Drehzahlverringerungen oder auch bei einer möglichen Verwendung einer Bohrmaschine zum Gewindeschneiden auftreten, dazu, daß die gewünschte Führungsgenauigkeit von Antriebswelle und der Hohl­ welle (Pinole) zumindest über einen längeren Be­ triebszeitraum nicht eingehalten werden kann.

Insbesondere die eine Verdrehsicherung darstellende Nase kann diese Aufgabe nur eingeschränkt erfüllen, da sie selbstverständlich auch axial bewegt werden muß und demzufolge bei der direkten Anordnung an der Hohlspindel nur begrenzt Führungskräfte auftreten dürfen und eine vollständig verdrehsicherungsfreie Axialführung dadurch nicht erreicht werden kann.

Außerdem kann es durch die mehrteilige Ausbildung, der Gehäuseteile, in denen die Antriebswelle das Ver­ längerungsteil und die Kugelmutter gehalten sind, zu Fluchtungsfehlern oder Verkantungen während des Be­ triebes kommen.

Es ist daher ausgehend von den genannten Nachteilen Aufgabe der Erfindung, den Vorschub von pinolenge­ führten Hauptspindeln an Säulenbohrmaschinen dahinge­ hend zu verbessern, daß bei nahezu Verschleißfreiheit eine gleichmäßige Vorschubgeschwindigkeit, ein ge­ räuschfreier Antrieb gegeben und eine Verdrehung der Pinole verhindert wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 genannten Merk­ male gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiter­ bildungen der Erfindung ergeben sich aus den in den untergeordneten Ansprüchen genannten Merkmalen.

Durch die Ausführung der Pinole mit einem durchgehen­ den Außengewinde auf dem ein Gewindegegenstück mit zwischen ihnen befindlichen Kugeln drehbar ist, kann die Pinole leichtgängig und verschleißfrei in Rich­ tung des gewünschten Vorschubes bewegt werden, wenn das Gewindegegenstück in Axialrichtung der Pinole gehalten wird, dabei ist der Kraftangriff konzen­ trisch, so daß der unerwünschte Einfluß von Querkräf­ ten beseitigt ist und die Pinole nicht seitlich gegen die Führung gedrückt wird.

Bei Drehung des Gewindegegenstückes mittels bei­ spielsweise eines Zahnriemens, einer Kette oder eines Zahnradgetriebes wird die Pinole je nach Drehrich­ tung, linear in eine Richtung verschoben und der ge­ wünschte Vorschub je nach Anzahl der Umdrehungen ohne Überwindung bzw. Ausgleich eines Spieles erreicht. Die Einstellung der Genauigkeit kann konstruktiv ein­ fach durch die gewählte Steigung des Gewindes und die Antriebsdrehzahl beeinflußt werden. Die erforderliche Antriebsleistung kann bei entsprechendem Über­ setzungsverhältnis ebenfalls stark reduziert werden.

In dieser Form wirkt es sich positiv aus, daß bei Verwendung eines gesonderten Vorschubantriebsmotors dieser platzsparend in das Gehäuse eingebaut werden kann und dabei die Abtriebswelle parallel zur Pinole ausgerichtet ist, so daß kein zusätzliches Zwischen­ glied zur Umlenkung der Bewegungsrichtung erforder­ lich ist. Das Gleiche trifft auch zu, wenn der Ab­ griff für den Vorschubantrieb vom Hauptspindelantrieb erfolgt.

Mit dieser Vorschubanordnung kann bei geeigneter Ge­ staltung des Gewindegegenstückes ein zweiter paralle­ ler Antrieb vorgesehen sein, in diesem Fall müssen beide Antriebe jedoch getrennt kuppel- bzw. zuschalt­ bar sein. Ein Antrieb mit höherer Drehzahl findet während des Eilvorschubes, bei der Bewegung des Boh­ rers bis an das Werkstück oder von diesem weg bis in die Ausgangsstellung, Anwendung. Der andere gibt das Antriebsmoment mit der entsprechenden Drehzahl für die normale Vorschubbewegung der Pinole auf das Ge­ windegegenstück. Die Schaltkupplung kann sowohl di­ rekt am Gewindegegenstück als auch an einer anderen geeigneten Stelle des Vorschubantriebes angebracht sein.

Vorteilhaft ist es außerdem für eine leichte spiel- und wartungsfreie Führung der Pinole, im Bohrmaschi­ nengehäuse eine Flanschbuchse, die problemlos aus­ tauschbar ist, zu befestigen. Dabei ist die Innensei­ te der Flanschbuchse mit PTFE beschichtet.

Am unteren Ende der Flanschbuchse, an dem die Pinole austritt kann ein Innendichtring vorgesehen sein, dessen Dichtlippe eventuell an der Pinole anhaftendes Schmiermittel zurückhält, was eine Einsparung an Schmiermittel, besseres Schmierverhalten zwischen Pi­ nole und Flanschbuchse garantiert sowie einen unge­ wollten Austritt des Schmiermittels verhindert und dieses nicht mit der Bohrflüssigkeit vermischt wird. Außerdem wird ein Eindringen von Schmutz verhindert und dadurch evtl. hervorgerufener Verschleiß vermie­ den.

Ein ungewolltes Verdrehen der Pinole wird mit einem an der oberen Stirnfläche befestigten Joch, das in einer parallel zur Pinole angebrachten Längsführung abgestützt ist, verhindert. Das Joch wird bei der Vorschubbewegung der Pinole entlang des Vorschubweges in der Längsführung geführt, so daß in allen Stellun­ gen der Pinole ein Verdrehen ausgeschlossen und diese immer in der gleichen Winkellage gehalten ist.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausfüh­ rungsbeispieles näher erläutert werden.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung einer Vor­ schubanordnung und

Fig. 2 eine Draufsicht einer Pinolenverdreh­ sicherung.

Bei der erfindungsgemäßen Vorschubanordnung, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, ist die Hauptspindel 1 in einer Pinole 2 geführt. Die Pinole 2 ist in einem be­ stimmten Bereich, der der Länge des gesamten mögli­ chen Vorschubes der Bohrmaschine und der Länge des Gegengewindestückes 4 entspricht mit einem Außenge­ winde 3 versehen. Hierzu wird im Gehäuse der Bohrma­ schine ein Gewindegegenstück 4 in axialer Richtung gehalten und um die Pinole 2 drehbar gelagert. Zu diesem Zweck sind zwei Schrägkugellager 12, 13 zwi­ schen Gehäuse und Gewindegegenstück 4 angeordnet, die die radiale und axiale Führung sichern.

Auf dem Gewindegegenstück 4 befindet sich bei diesem Beispiel eine Außenverzahnung 7 auf der für den Vor­ schubantrieb ein Zahnriemen 5 gespannt ist, der ent­ weder von einem gesonderten Antriebsmotor oder von einer vom Hauptspindelantrieb abgezweigten Welle angetrieben wird. Bei Drehung des Zahnriemens 5 wird diese Bewegung in das Gewindegegenstück 4 eingeleitet und da dieses in axialer Richtung gehalten ist, wird die in dieser Richtung frei bewegliche Pinole je nach Drehrichtung zum Werkstück hin oder von diesem weg bewegt. Das Antriebsmoment wird über die in den Ge­ windegängen des Gewindegegenstückes 4 und dem Außen­ gewinde 3 auf der Pinole 2 befindlichen Kugeln nahezu reibungs- und spielfrei übertragen.

In diesem Beispiel sind die Schrägkugellager 12, 13 in einer im Bohrmaschinengehäuse gehaltenen Flansch­ buchse 6 an ihren Außenringen gefaßt. Die Flansch­ buchse 6 dient in ihrem unteren Teil der Führung der Pinole 2 und ist dort zur Verminderung von Verschleiß und Reibung mit einer PTFE-Beschichtung versehen. Im Falle einer Überschreitung eines bestimmten Ver­ schleißwertes, der ein Spiel der Pinole 2 in der Flanschbuchse 6 zur Folge hat, kann diese einfach ausgetauscht werden und der Ausgangszustand ist wie­ der hergestellt.

Am unteren Ende der Flanschbuchse 6 ist in dieser ein Innendichtring 8 mit elastischer auf die Oberfläche der Pinole 2 gerichteter Dichtlippe gehalten, der einen ungewollten Austritt von Schmiermittel und Ein­ dringen von Schmutz verhindert. Von Vorteil ist es, wenn zur Vermeidung von Beschädigungen an der Dicht­ lippe sich das Außengewinde 3 auf der Pinole 2 in einem Bereich befindet, der auch in der maximalen Vorschubstellung, diese nicht erreicht.

Weiterhin ist beiden Fig. 1 und 2, die Anbringung eines Joches 11 an der Pinole 2 zu entnehmen. Dieses Joch 11 ist, wie besonders aus Fig. 2 ersichtlich, mit der oberen Stirnfläche der Pinole 2 verschraubt. An der anderen Seite stützt sich das Joch 11 an einer parallel zur Pinole 2 angeordneten Längsführung 10 ab, an der es mittels Führungsflächen, als Flach- oder Längsführung, auch während der Vorschubbewegung gehalten und gleichzeitig geführt wird. Dadurch ist eine ungewollte Verdrehung der Pinole 2 um ihre Längsachse in allen Stellungen ausgeschlossen.

Claims (5)

1. Vorschubanordnung für Säulenbohrmaschinen, bei denen eine Hauptspindel (1) in einer Pinole (2) geführt ist, bei der auf einem Teil der äu­ ßeren Mantelfläche ein Außengewinde aufgebracht ist, in das ein dieses teilweise überdeckendes Gegengewindestück (4), an dem ein Vorschubantrieb (5) angreift, das in Axialrichtung der Pinole (2) am Gehäuse der Bohrmaschine mittels einer einteiligen Flanschbuchse (6), die im unteren Teil eine Führung der Pinole (2) bildet, gehal­ ten und um die Pinole (2) drehbar gelagert ist, eingreift, wobei in den Gewindegängen von Pinole (2) und Gegengewindestück (4), den radialen Zwischenraum ausfüllende Kugeln eingebracht sind, und an der oberen Stirnfläche der Pinole (2) ein in einer in einem radialen Abstand von der Pinole ange­ ordneten Längsführung entlang des Vorschubweges geführtes, eine Verdrehung ausschließendes Joch (11), befestigt ist.

2. Vorschubanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum ersten Vorschubantrieb (5) ein zweiter, getrennt kup­ pelbarer Vorschubantrieb am Gegengewindestück (4) angreift.

3. Vorschubanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanschbuchse (6) im Führungsbereich der Pinole (2) eine PTFE- Innenbeschichtung aufweist.

4. Vorschubanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flanschbuchse (6) demontierbar ist.

5. Vorschubanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der zum Pino­ lenaustritt der Flanschbuchse (6) gewandten Sei­ te ein Abstreifring (8) in der Flanschbuchse (6) gehalten ist, dessen Dichtlippe an der Pinolen­ außenwand anliegt.