DE69306626T2

DE69306626T2 - Tragbare Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub

Info

Publication number: DE69306626T2
Application number: DE69306626T
Authority: DE
Inventors: Ed Deremo; Chris Johnson
Original assignee: Cooper Industries LLC
Current assignee: Cooper Industries LLC
Priority date: 1992-02-21
Filing date: 1993-02-18
Publication date: 1997-04-17
Anticipated expiration: 2013-02-19
Also published as: DE69306626D1; EP0562714A2; EP0661132A3; EP0661132A2; DE69329553D1; US5533842A; EP0562714A3; DE69329553T2; EP0661132B1; EP0562714B1; US5833404A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Bohrmaschinen mit periodisch unterbrochenem Vorschub.
Bohrmaschinen mit periodisch unterbrochenem Vorschub sind speziell entwickelte automatische Bohreinrichtungen. Solche Bohrmaschinen finden insbesondere bei nicht bekannten Materialien Anwendung, oder wenn eine glatte, geradeläufige Bohrung durch ein Werkstück absolut notwendig ist. Die verbreitetste Anwendung finden Bohrmaschinen mit periodisch unterbrochenem Vorschub in der Luftfahrtindustrie.
Die Theorie der Arbeitsweise von Bohrmaschinen mit periodisch unterbrochenem Vorschub ist leicht verständlich. Ein rotierendender Bohrer bewegt sich in ein zu bohrendes Werkstück, dreht sich einige Umdrehungen, und wird dann aus dem Werkstück zurückgezogen. Die Zurückziehung des rotierenden Bohrers aus dem Werkstück bricht die durch ihn gebildeten Späne vom Werkstück und zieht sie aus der teilweise gebohrten Bohrung heraus. Weil der rotierende Bohrer wiederholt zum Werkstück zurückkehrt, bis die Bohrung vollständig gebohrt ist, wird das Verfahren als Bohren mit periodisch unterbrochenem Vorschub bezeichnet.
Um zu sichern, daß der rotierende Bohrer in die teilweise gebohrte Bohrung im Werkstück ordnungsgemäß geführt wird, bewegt sich der rotierende Bohrer durch eine Bohrbuchse. Die Bohrbuchse wird durch eine Befestigungseinrichtung in ihrer Lage gehalten. Die Befestigungseinrichtung ist ihrerseits am Werkstück befestigt. Die Bohrbuchse sichert jedesmal eine genaue Positionierung des rotierenden Bohrers, wenn er in die teilweise gebohrte Bohrung zurückkehrt.
Bohrmaschinen mit periodisch unterbrochenem Vorschub nach dem Stand der Technik werden pneumatisch oder elektrisch angetrieben. Diese Bohrmaschinen mit periödisch unterbrochenem Vorschub nach dem Stand der Technik haben verschiedene Merkmale gemeinsam. Zunächst umfassen sie einen Motor und ein Getriebe zum Antrieb des Bohrers. Diese Einheit wird gewöhnlich als Getriebemotoreinheit bezeichnet. Zweitens besitzen sie ein System zum Vorschieben und Zurückziehen des rotierenden Bohrers. Drittens weisen sie ein System zur Steuerung der Lage und Geschwindigkeit des rotierenden Bohrers relativ zum Bohrloch im Werkstück auf. Dieses wird gewöhnlich als Vorschubsteuerungseinheit bezeichnet.
Der kritischste Punkt in einer Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub ist die Vorschubsteuerungseinheit. Es ist die Einheit, welche den Vorschub des rotierenden Bohrers leitet. Die Steuerung des Vorschubes des rotierenden Bohrers unmittelbar bevor er den Boden des teilweise gebohrten Bohrloches durchdringt, und der effektive Vorschub des rotierenden Bohrers während des tatsächlichen Schneidens des Metalls am Grund des teilweise fertiggestellten Bohrloches sind dabei wesentlich.
Wegen der Kompliziertheit der Bohrmaschinen mit periodisch unterbrochenem Vorschub und der zu ihrer Steuerung verwendeten Mechanismen, sind die meisten Bohrmaschinen mit periodisch unterbrochenem Vorschub in großen, fest installierten Einrichtungen zu finden. Dies liegt daran, daß viele Fachleute denken, daß es zur Sicherung eines geraden Bohrloches notwendig ist, die Getriebemotoreinheit und das System zum Vorschieben und Zurückziehen des rotierenden Bohrers in einer geraden Linie anzuordnen. Eine solche Konstruktion ist im wesentlichen in US-A-4 123 188 zu finden.
Erstmals wurde dieses Prinzip der geradlinigen Anordnung in der eigenen US-Patentanmeldung 114 954, hinterlegt am 30. Oktober 1987, verlassen. In dieser Konstruktion wurde die Getriebemotoreinheit außerhalb der Mittellinie des Luftzylinders, welcher den rotierenden Bohrer vorschiebt und zurückzieht, angeordnet. Diese Anordnung des vorschiebenden und zurückziehenden Mechanismus außerhalb der Mittellinie des rotierenden Bohrers, war entscheidend für eine wesentliche Reduzierung der Länge und führte dazu, daß Bohrmaschinen mit periodisch unterbrochenen Vorschub tatsächlich transportabel gestaltet werden konnten.
Tragbare Bohrmaschinen mit periodisch unterbrochenem Vorschub finden insbesondere Anwendung, wenn große Werkstücke bearbeitet werden sollen, welche nicht zu einer fest installierten Einrichtung bewegt werden können. Ein Beispiel für solch ein Werkstück ist die Tragfläche eines Flugzeuges. Es ist einfacher, die Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub zur Tragfläche zu bringen als umgekehrt. Dieses Erfordernis, die Bohrmaschinen mit periodisch unterbrochenem Vorschub leicht und schnell zu unterschiedlichen Werkstücken bringen zu können, führte zu einem zunehmenden Bedarf an kleineren, beweglicheren Bohrmaschinen mit periodisch unterbrochenem Vorschub.
Größe und Gewicht sind immer die Grundbedingungen für die Auswahl von transportablen Bohrmaschinen mit periodisch unterbrochenem Vorschub. Je kleiner die Größe und je geringer das Gewicht ist, um so vielseitiger kann die Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub eingesetzt werden. Es besteht deshalb weiterhin Bedarf an der Entwicklung einer transportablen Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub, deren Größe und Gewicht gering genug sind, um die Bohrmaschine für Anwendungen einsetzen zu können, bei denen sie bisher nicht verwendet wurde. Wie bei vielen motorbetriebenen Werkzeugen führt die Verringerung ihrer Größe zu großen Schwierigkeiten bei ihrer Konstruktion und Herstellung. Dabei muß berücksichtigt werden, daß, obwohl die Verringerung der Größe und des Gewichtes der Bohrmaschinen mit periodisch unterbrochenem Vorschub ein Konstruktionsziel ist, keine Kompromisse in der Genauigkeit und Qualität der herzustellenden Bohrung eingegangen werden können.
US-A-5073068 beschreibt eine Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub, umfassend eine Getriebemotoreinheit; ein Vorschubsteuerungssystem zur Steuerung des Vorschubes und der Rückbewegung der Getriebemotoreinheit, das unterhalb der Getriebemotoreinheit und einer Kolbeneinheit, welche dazu dient, die Getriebemotoreinheit und das Vorschubsteuerungssystem vorzuschieben und zurückzubewegen, angeordnet ist, gekennzeichnet durch ein Gehäuse, welches sowohl die Getriebemotoreinheit als auch das Vorschubsteuerungssystem umhüllt und welches eine Innenfläche aufweist, die einen Zylinder bildet, und durch eine Kolbenkonstruktion mit einem gemeinsamen Kolben, welcher innerhalb des Zylinders gleitet, und sowohl mit der Getriebemotoreinheit als auch mit dem Vorschubsteuerungssystem verbunden ist, so daß sie sich zusammen als eine Einheit bewegen, wobei der Kolben die Umrißform einer Rennbahn, mit kreisförmigen Abschnitten an jedem Ende und geraden Flächen an jeder Seite, aufweist, und das Zusammenwirken von Kolben und Zylinder eine Rückwirkung auf das Bohrmoment ausübt.
Die erfindungsgemäße Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub erfüllt die Forderungen an eine leichtere und kleinere derartige Bohrmaschine.
Um die Größe der Maschine zu reduzieren, bewegt sich die gesamte Vorschubsteuerungseinheit zusammen mit der Getriebemotoreinheit während jedes Zyklus des periodisch unterbrochenen Vorschubes. Die Bohrmaschine ist gekennzeichnet durch eine kombinierte Kolbeneinheit, welche sowohl die Vorschubsteuerungseinheit als auch die Getriebemotoreinheit zusammen steuert. In vielen Bohrmaschinen mit periodisch unterbrochenem Vorschub des Standes der Technik verblieb die Vorschubsteuerungseinheit stationär. Dadurch, daß die Vorschubsteuerungseinheit beweglich ist, wurde ein neues Dämpfungssystem am Ende der Hübe für den schnellen Vorschub und das schnelle Zurückziehen notwendig. Die Dämpfung am Ende des schnellen Vorschubes geschieht mechanisch, während die Dämpfung am Ende des Rückziehens pneumatisch erfolgt.
Die verringerte Größe der erfindungsgemäßen Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub resultiert aus der Integration der Führungsbahnen für die Vorschubsteuerungseinheit und die Getriebemotoreinheit und der Abstützung für die Getriebemotoreinheit innerhalb des Gehäuses.
Wegen der Notwendigkeit, zwecks maximaler Leistung des Motors der Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub einen hohen Luftstrom zu sichern, muß eine Ventileinrichtung vorgesehen werden, welche klein ist, jedoch den gesteuerten Durchfluß der notwendigen Luftmenge ermöglicht. Die Bohrmaschine kann ein spezielles Leistungsventil und ein spezielles Impulsventil enthalten. Diese speziellen Ventile gewährleisten das erforderliche Volumen des Luftstromes, sind jedoch klein genug, um den Konstruktionskriterien bezüglich eines geringen Gewichtes und einer geringen Größe nicht zuwiderzulaufen.
Um die Kompliziertheit des Luftstromes innerhalb der Bohrmaschine zu verringern, kann die Anzahl der inneren Luftdurchlässe gegenüber bekannten Bohrmaschinen mit periodisch unterbrochenem Vorschub drastisch vermindert werden. Diese Verminderung der Anzahl der Luftdurchlässe kann durch Nutzung innerer Teile der Bohrmaschine, z. B. von Luftdurchlässen und Ventilen, erfolgen. Eine solche doppelte Nutzung von Bauteilen führt zu einer Verminderung der Gesamtgröße und des Gewichtes und verbessert das Handling der Bohrmaschine.
Schließlich ist der erfindungsgemäße Logik-Steuerschaltkreis vorzugsweise der einzige, der die inneren Ventile für die verschiedensten Funktionen nutzt. Dies vermindert die Größe und das Gewicht der Bohrmaschine weiter.
Zum besseren Verständnis der Funktion und der Konstruktion der erfindungsgemäßen Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub soll diese unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen erläutert werden.
Figur 1 ist ein Zeit-Weg-Diagramm, das die Axialbewegung des rotierenden Bohrers einer typischen Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub zeigt;
Figur 2 ist ein Zeit-Motorumlaufgeschwindigkeits-Diagramm während der Funktion der Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub;
Figur 3 ist eine Rückansicht des rennbahnförmigen Kolbens, wie er in der erfindungsgemäßen Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub angewendet wird;
Figur 4 ist eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub;
Figur 5 ist eine Schnittansicht der Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub, die das Ende der Kolbenstange, welches aus der Vorschubsteuerungseinheit zusammen mit der Tiefenjustierung und dem Mechanismus für die Einstellung des schnellen Vorschubes hervorsteht, zeigt;
Figur 6 ist eine Schnittdarstellung, wie sie sich entlang der Schnittlinie 6-6 in Figur 4 ergibt, und die den pneumatisch betriebenen Logikschaltkreis einschließlich des Leistungsventiles, des Impulsventiles und des Stoppventiles zeigt; und
Figur 7 ist eine Querschnittsansicht auf der Rückseite der Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub, die das Zusammenwirken der Motor-/Dämpfungsventil-Einheit als Teil der Kolbeneinheit zeigt, und wie diese mit der Pylone an der Rückseite der Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub zusammenwirkt, wenn die Kolbeneinheit sich in der "Normal"-Position befindet.
Die folgenden Zeichnungen sind Schaltbilder des pneumatisch betriebenen logischen Steuerungssystems der erfindungsgemäßen Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub. Jedes Schaltbild enthält eine Zeichenerklärung, welche die verschiedenen Funktionsparameter, die durch den im Schaltbild dargestellten Luftstrom erzeugt werden, erläutert. Zusätzlich zeigt jedes Schaltbild die Position des rotierenden Bohrers relativ zum Werkstück und die Position des Vorschubsteuermechanismus. Wo es zur Klarstellung notwendig ist, wird auch die Position der Motor-/Dämpfungsventileinheit dargestellt.
Figur 8 zeigt den Luftstrom im pneumatischen System, kurz nachdem die Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub an eine Druckluftversorgung angeschlossen wurde;
Figur 9 zeigt den Luftstrom im pneumatischen System, unmittelbar nachdem der "Start"-Knopf gedrückt wurde;
Figur 10 zeigt den Luftstrom im pneumatischen System, sobald der schnelle Vorschub des rotierenden Bohrers beendet wurde und der gesteuerte Vorschub begonnen hat;
Figur 11 zeigt den Luftstrom im pneumatischen System während des Bohrens mit gesteuertem Vorschub;
Figur 12 zeigt den Luftstrom im pneumatischen System, wenn der Bohrzyklus beendet ist und die Zurückziehung des rotierenden Bohrers aus dem Werkstück eingeleitet wurde;
Figur 13 zeigt den Luftstrom im pneumatischen System in der Mitte des Rückziehvorganges;
Figur 14 zeigt den Luftstrom im pneumatischen System, nachdem der Rückziehvorgang beendet wurde;
Figur 15 zeigt den Luftstrom im pneumatischen System, nachdem die vorgegebene Bohrtiefe erreicht wurde;
Figur 16 zeigt den Luftstrom im pneumatischen System, nachdem die vorgesehene Bohrtiefe erreicht wurde und die Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub zur Hälfte zurückgezogen wurde;
Figur 17 zeigt den Luftstrom im pneumatischen System, nachdem die vorgesehene Bohrtiefe erreicht wurde und die Zurückziehung der Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub sich dem Ende nähert;
Figur 18 zeigt den Luftstrom im pneumatischen System, nachdem die vorgesehene Bohrtiefe erreicht wurde und die Zurückziehung beendet wurde; und
Figur 19 zeigt den Luftstrom im pneumatischen System, nachdem das "Stopp"-Signal gesendet wurde.

Beschreibung der Funktion und der Konstruktion

Allgemeine Funktion des Werkzeuges

Figur 1 ist die grafische Darstellung der Bewegung der Spitze eines rotierenden Bohrers in einer typischen Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub. Weil der rotierende Bohrer in ein Werkstück vorgeschoben und dann zurückgezogen wird, zeigt die Kurve eine Anzahl von Erhebungen. Die Erhebungen weiter rechts sind höher, weil die Bewegungen der Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub zunehmen, wenn die zu bohrende Bohrung tiefer wird.
Bei jedem Zyklus oder Schritt in das Werkstück bewegt sich der rotierende Bohrer ein Stück weiter in das Bohrloch des Werkstückes hinein. Die Schritte sind zeitgesteuert. Nach dem Durchlaufen einer vorgegebenen Bohrzeit "T" wird der rotierende Bohrer vollständig aus dem teilweise gebohrten Bohrloch zurückgezogen. Der Vorgang Bohren und Zurückziehen, Bohren und Zurückziehen usw. wird solange fortgesetzt, bis die gewünschte Bohrungstiefe erreicht ist.
Vom Punkt 0 bis zum Punkt 1 wird der rotierende Bohrer aus seiner vollständig zurückgezogenen oder Ruheposition schnell bis zum Werkstück vorgeschoben. Vom Punkt 1 bis zum Punkt 2 wird die Geschwindigkeit der Vorwärtsbewegung des rotierenden Bohrers in Richtung Werkstück beträchtlich vermindert. Während dieses Zeitabschnittes wird die Bewegung des rotierenden Bohrers vom schnellen Vorschub auf einen vorgegebenen Vorschubswert, der als gesteuerter Vorschub bezeichnet wird, geändert. Das tatsächliche Bohren findet zwischen den Punkten 2 und 3 statt.
Unmittelbar nach dem Wechsel zum gesteuerten Vorschub, wenn der rotierende Bohrer sich noch nicht im Kontakt mit dem Werkstück befindet, wird das Werkstück noch nicht gebohrt; dies gilt umso mehr, wenn die Spitze des rotierenden Bohrer sich kurz vor Berührung des Bodens des nahezu durchbohrten Bohrloches befindet. Dieser Zeitabschnitt des gesteuerten Vorschubes verhindert ein Aufreißen des Bohrlochgrundes und eine Beschädigung des Bohrers oder des Werkstückes. Dieser geringe Abstand zwischen dem Beginn des gesteuerten Vorschubes des rotierenden Bohrers in Richtung Werkstück und dem tatsächlichen Kontakt des rotierenden Bohrers mit dem Werkstück ist in der Fachwelt als "Rückschlag"-Abstand bekanntgeworden. Grafisch wird dieser Abstand mit "S", dargestellt. Es ist zu beachten, daß der gesteuerte Vorschub immer kurz hinter der Stelle beginnt, an der der vorhergehende Bohrzyklus beendet wurde.
Vom Punkt 2 zum Punkt 3 wird tatsächlich gebohrt, d. h. Material vom Boden des Bohrloches im Werkstück entfernt. Der richtige Vorschub des rotierenden Bohrers im Werkstück wird durch die Vorschubsteuerungseinheit, die Stärke des Motors und die axiale Schubkraft bestimmt. Es ist zu beachten, daß die Zeit "T" für jeden Bohrzyklus dieselbe ist.
Vom Punkt 3 bis zum Punkt 4 zieht sich die Bohrmaschine in ihre Ausgangsposition zurück, d. h. der rotierende Bohrer wird vollständig aus dem teilweise gebohrten Bohrloch zurückgezogen. Vom Punkt 4 bis zum Punkt 5 wird die Zurückziehung gedämpft, weil sich die Bohrmaschine dem Ende des Zurückziehungsschrittes in die Ausgangsposition nähert.
Sobald ein Bohr- und Zurückziehungsschritt beendet wurde, beginnt wieder ein Vorschubsschritt mit einem schnellen Vorschubsabschnitt, welchem ein gesteuerter Vorschubsabschnitt folgt, dann beginnt das wirkliche Bohren des Werkstückes mit gesteuertem Vorschub in einer vorgegebenen Zeit sowie ein schnelles Zurückziehen und eine Dämpfung am Ende des Zurückziehungsschrittes.
In Figur 2 wird die Motorgeschwindigkeit mit der Bohrzeit verglichen. Es ist zu beachten, daß der Wechsel der Motorgeschwindigkeit von hoher Geschwindigkeit in die niedrige Geschwindigkeit von der Position des rotierenden Bohrers abhängt. Die numerierten Punkte in Figur 2 stimmen mit den numerierten Punkten in Figur 1 überein.

Allgemeine Konstruktion

Die erfindungsgemäße pneumatische Bohrmaschine 10 mit periodisch unterbrochenem Vorschub enthält drei hauptsächliche Untersysteme. Das erste Untersystem ist die Getriebemotoreinheit 100. Das zweite Untersystem ist die Vorschubsteuerungseinheit 200, und das dritte Untersystem ist der pneumatische Logik-Steuerschaltkreis 300 zum Starten der periodisch unterbrochenen Bohrzyklen, zur Steuerung der wirklichen Bohrzeit und zum Anhalten des Bohrens, wenn die erforderliche Tiefe erreicht ist, oder wenn ein "Stopp"-Signal gesendet wurde.

Getriebemotoreinheit

In Figur 4 ist erkennbar, daß die Getriebemotoreinheit 100 eine pneumatische Motoreinheit 102 mit einer Vielzahl von Propellerflügeln 104 umfaßt. An der Vorderseite des pneumatischen Motors 102 ist eine Getriebeeinheit 106 befestigt, welche die Anzahl der Umdrehungen des Werkzeuges reduziert und das auf den rotierenden Bohrer 110 ausgeübte Drehmoment auf die gewünschte Größe erhöht. Vor dem Getriebe 106 ist eine Spanneinrichtung 108 angeordnet, welche den Bohrer 110 hält.

Vorschubsteuerungseinheit

Die Vorschubsteuerungseinheit 200 steuert die Vorschubsrate des rotierenden Bohrers 110 in das Werkstück. Das Herzstück der Vorschubssteuerungseinheit 200 ist eine einen Kolben und einen Zylinder 201, 202 umfassende Einheit, um die Vorschubsrate des rotierenden Bohrers 110 zum Werkstück zu steuern. Die aus Kolben und Zylinder bestehende Einheit 201, 202 arbeitet, indem sie einen gesteuerten Strom vom hydraulischem Fluid durch eine innere steuerbare Öffnung ermöglicht, um so eine gesteuerte Bewegung des inneren Kolbens 201 im Zylinder 202 zu bewirken. Eine Kolbenstange 204 steht aus dem Zylinder 202 hervor. Ein Druck gegen das Ende 205 der Kolbenstange 204 bewirkt, daß der innere Kolben 201 durch den Zylinder 202 geschoben wird. Die gesteuerte Bewegung des inneren Kolbens durch den Zylinder 202 wird benutzt, um den Vorschub der Getriebemotoreinheit 100 zum Werkstück zu steuern. Solche Vorschubsteuerungseinheiten mit einem Kolben wurden in US-A-4 574 499 beschrieben.
Für das Verständnis der erfindungsgemäßen Bohrmaschine mit periodischem Vorbschub, ist es wichtig, darauf hinzuweisen, daß die Getriebemotoreinheit 100 und die Vorschubsteuerungseinheit 200 sich zusammen als eine Einheit mit dem Kolben 152 bewegen. Die Getriebemotoreinheit, die Vorschubsteuerungseinheit und der Kolben 152 bilden die Kolbeneinheit 150.

Pneumatischer Steuerschaltkreis

Der pneumatische Logik-Steuerschaltkreis 300 steuert den Luftstrom, um:
a) den pneumatischen Motor 102 anzutreiben,
b) die Kolbeneinheit 150 zu verschieben und
c) jene anderen Funktionen auszuführen, welche mit dem periodisch unterbrochenen Vorschub zusammenhängen. Jene anderen Funktionen umfassen die Steuerung der Bohrzeit, das Abschließen des Bohrens mit periodisch unterbrochenem Vorschub, wenn die vorgesehene Bohrungstiefe erreicht wurde, sowie das Einleiten oder Stoppen der Funktion der Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub.

Gehäuse des Werkzeuges

Noch besser ist die erfindungsgemäße druckluftbetriebene Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub 10 durch eine Beschreibung ihrer Konstruktion zu verstehen. Die wichtigsten Komponenten sind in einem Gehäuse 12 angeordnet. Das Gehäuse 12 besitzt eine Bahn für die Kolbeneinheit 150. Das Gehäuse 12 der erfindungsgemäßen Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub besitzt nicht nur eine Bahn für die Kolbeneinheit 150, sondern auch eine strukturelle und verdrehsichere Abstützung für die Getriebemotoreinheit 100. Ohne feste strukturelle und verdrehsichere Abstützung wären die hauptsächlichen Ergebnisse von Bohrmaschinen mit periodisch unterbrochenem Vorschub, nämlich genau gebohrte, geradlinige Bohrungen, nicht möglich.
An der Vorderseite des Teiles des Gehäuses 12, welches die Getriebemotoreinheit 100 enthält, befindet sich der Mundstückbereich 112. Bei den Bohrmaschinen mit periodisch unterbrochenem Vorschub nach dem Stand der Technik weisen die Mundstücke eine Vielzahl von Konstruktionen auf. Gewöhnlich sind sie austauschbar an der Vörderseite des Gehäuses angeordnet. Diese austauschbaren Mundstücke werden verwendet, um die Bohrmaschinen mit periodisch unterbrochenem Vorschub an der (nicht dargestellten) Bohrbuchse, durch welche der rotierende Bohrer auf seinem Weg in das teilweise gebohrte Bohrloch hindurchtritt, zu befestigen. Die Bohrbuchse verbindet das Werkzeug mit der Befestigung und führt den rotierenden Bohrer in das Werkstück.

Adapterteil

Bei der erfindungsgemäßen Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub 10 ist ein Adapterteil 114 im Ende 113 des Mundstückbereiches 112 des Gehäuses 12 angeordnet, um eine Vielzahl verschiedener Bohrbuchsen aufnehmen zu können. Dementsprechend ist es nicht mehr notwendig, eine Vielzahl auswechselbarer Mundstücke an der Vorderseite der Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub zur Verfügung zu haben. Verschiedene Größen von Bohrbuchsen können durch Wechseln des Adapterteiles 114 verwendet werden.
Das Adapterteil 114 wird durch einen Bolzen 115 im Gehäuse 12 gehalten. Das Adapterteil 114 weist eine Vielzahl von Kanälen 117 auf, von denen jeder den Bolzen 115 aufnehmen kann. Dementsprechend kann das Adapterteil 114 vom Ende 113 des Gehäuses 12 entfernt und innerhalb des Endes 113 in soviel verschiedene Positionen verrückt werden, wie dort Kanäle 117 vorhanden sind. Diese Verstellung ist wichtig, weil die Lage des Gehäuses 12 der Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub 10 dadurch bestimmt wird, wie die Bohrbuchse an der Bohrmaschinenhalterung befestigt ist, welche auf dem Werkstück angebracht ist.
Wenn das Adapterteil 114 in die geeignete Position gerückt wurde, wird der Bolzen 115 durch den Kanal 117 geschoben, der der gewünschten Position am nächsten liegt. Wenn der Bolzen 115 sich lockert, merkt die Bedienperson eine fibrierende Bewegung der Bohrmaschine gegenüber dem Werkstück. Das Adapterteil 114 kann sich lockern, aber es kann vom Gehäuse 12 nicht entfernt werden, weil der Bolzen 115 im Kanal 117 verbleibt. Das Lockern des Bolzens 115 ermöglicht eine Verschiebung der Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub relativ zur Montagebefestigung. Diese Befestigung ist für die Bedienperson sichtbar. Wenn diese Befestigung beobachtet wird, kann die Bedienperson die Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub 10 sofort ausschalten, um sicherzustellen, daß das Adapterteil 114 fest im Ende 113 des Gehäuses 12 befestigt ist. Dementsprechend gibt es eine sicht- und fühlbare Anzeige für die Notwendigkeit einer mechanischen Nachstellung der Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub 10, bevor mangelhafte Bohrungen gebohrt werden.
Ein genauer Blick auf das Adapterteil 114 zeigt, daß es drei Dinge bewirkt. Erstens ermöglicht es ein schnelles Anpassen der Bohrbuchsen an die Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub 10. Bei den Bohrmaschinen des Standes der Technik war es notwendig, das gesamte Mundstück zu wechseln. Bei der erfindungsgemäßen Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub 10 ist es nur notwendig, den Bolzen 115 zu entfernen und das Adapterteil 114 aus dem Gehäuse 12 zu schieben.
Zweitens kann es bei Bohrmaschinen mit periodisch unterbrochenem Vorschub des Standes der Technik notwendig sein, eine Verschiebeeinheit zwischen der Vorderseite der Bohrmaschine und dem Mundstück zu befestigen. Diese Verschiebeeinheit sichert, daß die Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub mit der daran angebrachten Bohrbuchse in einer Vielzahl von Positionen nahe zur Bohrmaschinenbefestigung angeordnet werden kann. Ein Beispiel für einen in viele Positionen verschiebbaren Verbinder wurde in der eigenen US- Patentanmeldung 724 675, angemeldet am 15. Juli 1991, offenbart.
Bei der erfindungsgemäßen Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub ist ein in viele Positionen verschiebbarer Verbinder nicht notwendig, weil das Adapterteil 114 im Werkzeuggehäuse 12 in verschiedenen Positionen angeordnet werden kann. Das Adapterteil 114 sieht auch eine Möglichkeit zum Aufbringen von Schmiermittel auf den rotierenden Bohrer 110 vor.
Weil das Adapterteil 114 ein so einfaches Teil ist, kann es ständig mit häufig benutzten Bohrbuchsen zusammenwirken. Bei den Bohrmaschinen des Standes der Technik war es notwendig, die Bohrbuchsen von den Mundstücken zu demontieren. Die relativ hohen Kosten der Mundstücke verhinderten das Schaffen einer Sammlung von Mundstücken. Die Demontage der Bohrbuchsen von den Mundstücken war infolge der hohen Anzugsmomente, die beim Einschrauben der Bohrbuchsen in die Mundstücke angewendet wurden, gewöhnlich schwierig. Diese hohen Anzugsmomente führten bei den Bohrmaschinen mit periodisch unterbrochenem Vorschub des Standes der Technik zum Bruch, wenn die Bohrbuchsen entfernt wurden. Dieses Problem ist durch das erfindungsgemäße Adapterteil 114 gelöst.

Kolbeneinheit

Bei druckluftbetriebenen Bohrmaschinen mit periodisch unterbrochenem Vorschub nach dem Stand der Technik wurde die Getriebemotoreinheit durch Montage auf verschiedenen Lagern oder innerhalb eines Rohres stabilisiert. Das beim Bohren entstehende Drehmoment mußte durch einen dem Drehmoment entgegenwirkenden Arm oder eine Stütze absorbiert werden. Vorschubsteuerungseinheiten nach dem Stand der Technik wurden von den Getriebemotoreinheiten getrennt gehalten und gewöhnlich in einer stationären Position befestigt. Bei der erfindungsgemäßen druckluftbetriebenen Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub 10 befindet sich die Vorschubsteuerungseinheit 200 an der Kolbeneinheit 150 und bewegt sich zusammen mit der Getriebemotoreinheit 100 rückwärts und vorwärts, je nachdem, ob die Getriebemotoreinheit 100 vom Werkstück zurückgezogen oder zu diesem vorgeschoben wird.
Wie vorstehend festgestellt, gibt es zwei bewegliche Einheiten in der erfindungsgemäßen, druckluftbetriebenen Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub 10: Die Vorschubssteuerungseinheit 200 und die Getriebemotoreinheit 100. Diese beiden Einheiten bewegen sich zusammen als eine Einheit (Kolbeneinheit 150), weil sie an einem einzigen Kolben 152 befestigt sind. Eine Rückansicht des Kolbens 152 ist in Figur 3 dargestellt. Druckluft wirkt auf die hintere oder Druckfläche 154 des Kolbens 152, um sowohl die Getriebemotoreinheit 100 als auch die Vorschubsteuerungseinheit 200 vorzuschieben. Der Kolben 152 besitzt ein Lager 444, welches als Abstützung und Führung für die Einheiten 100 und 200 innerhalb des Gehäuses 12 wirkt und auch dazu dient, das sich während des Bohrens entwickelnde Drehmoment zu absorbieren.
Die Nutzung des Kolbens 152 als Lager und Abstützung zur Stabilisierung der Getriebemotoreinheit ermöglicht eine Verkürzung der Gesamtlänge der Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub 10. Durch die besondere Anordnung und Form des Kolbens 152 ist nur ein einziges vorderes Lager 119 notwendig. Die hintere Abstützung der gesamten Kolbeneinheit 150 wird durch das Zusammenwirken der Oberflächen des Kolbenlagers 444 mit der Innenfläche 156 des Gehäuses 12 bewirkt.
Die Breite des Kolbens 152 und seine einer Rennbahn entsprechende Form (Figur 3) mit kreisförmigen Abschnitten an jedem Ende und geraden Flächen an jeder Seite bewirken zusammen eine Stabilisierung der Bewegung der Einheiten 100 und 200. Durch die Anwendung einer rennbahnförmigen Form ergibt sich die effektivste Nutzung sowohl der Kolbenfläche als auch der Kolbenbreite in einer kleinen Umhüllung. Das entgegenwirkende Drehmoment wird durch das Zusammenwirken des rennbahnförmigen Kolbens 152 mit dem Gehäuse 12 absorbiert. Ein TEFLON-Streifen 444 wird um den Umfang des Kolbens 152 gelegt, um dessen Bewegung im Gehäuse 12 zu erleichtern. Dementsprechend konnten jene zusätzlichen Bauteile, die bei Bohrmaschinen des Standes der Technik eingesetzt wurden, um das entstehende Drehmoment zu absorbieren, weggelassen werden.
Die beträchtlichen Längen der parallelen Seiten 151 des Kolbens 152 ermöglichen es, dem durch das Bohrmoment entstehenden Drehmoment entgegenzuwirken. Weil die Vorschubsteuerungseinheit 200 außerhalb der Mittellinie der Getriebemotoreinheit 100 angeordnet ist, absorbiert der Kolben 152 auch Drehmomentkräfte, die durch das Bohrmoment entstehen.

Rückstellungsfunktion

Der gesteuerte Vorschub ist zwischen den Punkten 2 und 3 in Figur 1 dargestellt. Der anfängliche Teil des gesteuerten Vorschubes, etwa 0,02 Inch, wird Rückstellungsabstand genannt. Dieser Abstand wird der Länge jedes Eindringens hinzugefügt, so daß die Bohrmaschine nicht exakt zu dem Punkt zurückkehrt, an dem sie begonnen hat. Vielmehr bewegt sich das Ende des rotierenden Bohrers 110 zu einem Punkt zurück, der weiter vom teilweise fertiggestellten Bohrloch entfernt ist als der Punkt, an dem vorhergehende Bohrzyklus begann, jedoch etwas weniger als dort, wo der vorhergehende Bohrzyklus endete. Die Rückstellungssteuerungseinheit, welche die präzise Positionierung des rotierenden Bohrers ermöglicht, ist in dem eigenen Patent US-A-4 961 675 beschrieben.
Die Rückstellungssteuerungseinheit 220 ist am Ende des Zylinders 202 der Vorschubssteuerungseinheit 200 befestigt. Normalerweise bewegt sie sich als Teil der Kolbeneinheit 150. Während der Funktion der Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub 10 wird die Kolbenstange 204 durch die Rückstellungssteuerungseinheit 220 erfaßt, wenn die Kolbeneinheit 150 sich zurückzieht. Wenn die Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub 10 ohne die Rückstellungssteuerungseinheit 220 und Erfassung der Kolbenstange 204 arbeiten würde, müßte die Kolbenstange 204 jedes Mal, wenn die Kolbeneinheit 150 in ihre Ausgangsstellung zurückgezogen wird, voll aus dem Zylinder 202 herausstehen. Nachdem die Bohrmaschine ihre Richtung umgekehrt hat und sich zurück zum Werkstück bewegt, wäre es notwendig, die Kolbenstange 204 den gesamten Weg in den Zylinder 202 zurückzuschieben. Weil die Kolbenstange 204 sich nur beim langsam gesteuerten Vorschub bewegen kann, würde wertvolle Zeit des Zyklus verlorengehen. Um dies zu verhindern und eine schnelle Bewegung des Erfassungsmechanismus zu erleichtern, wenn keine Notwendigkeit für einen gesteuerten Vorschub besteht, erfaßt die Rückstellungssteuerungseinheit 220 die Kolbenstange 204, kurz nachdem die Kolbeneinheit 150 ihren Rückstellungszyklus beginnt. Während der Rückstellung un& des erneuten Vorschiebens des Kolbens 150 hält die Rückstellungssteuerungseinheit 220 die Kolbenstange 204 fest. Wenn der gesteuerte Vorschub beginnt, gibt die Rückstellungssteuerungseinheit 220 die Kolbenstange 204 frei.
Wenn sich der rotierende Bohrer 110 zum Werkstück bewegt, erfolgt ein schneller Vorschub, bis das Lager 208 auf den Puffer 16 an der Innenwand 14 des Gehäuses 12 aufstößt. Der Rückstellungsabstand von ca. 0,02 Inch wird automatisch von der Position des Bewegungsabstandes abgezogen, wobei die Speicherung durch die Rückstellungssteuerungseinheit 220 für die Vorschubsteuerungseinheit 200 vorgenommen wird. Der Rückstellungsabstand wird direkt an der Rückstellungssteuerungseinheit 220 eingestellt. Dementsprechend beginnt der langsamere gesteuerte Vorschub, unmittelbar bevor der rotierende Bohrer 110 den Boden des Bohrloches im Werkstück berührt. Von der Ausgangsposition bis zum Beginn des gesteuerten Vorschubes bewegen sich die Einheiten 100 und 200 mit voller Geschwindigkeit in Richtung des Werkstückes. Dadurch, daß die langsamere gesteuerte Vorschubsrate nur dann genutzt wird, wenn es notwenig ist, wird die Zeit, die zum Bohren einer Bohrung notwendig ist, vermindert.

Vorschubssteuerungseinheit

Bei vielen Bohrmaschinen mit periodisch unterbrochenem Vorschub des Standes der Technik ist die Vorschubsteuerungseinheit 200 gegen die Bohrbewegung gerichtet, so daß die Kraft gegen das Ende 205 der Kolbenstange 204 durch Berührung mit den Bauteilen verursacht wird, die mit der Getriebemotoreinheit 100 zum Werkstück vorgeschoben werden. Bei dem erfindungsgemäßen Werkzeug ist die Basis 203 des Zylinders 202 mit dem Kolben 152 verbunden. Unter Verwendung dieser Anordnung berührt das Lager 208, welches an der sich bewegenden Kolbenstange 204 befestigt ist, das Gehäuse 12. Hinzu kommt, daß in vielen druckluftbetriebenen Bohrmaschinen mit periodisch unterbrochenem Vorschub der Zylinder 202 feststehend gehalten wird und ein Teil, das mit dem Kolben oder der Getriebemotoreinheit verbunden ist, das Ende der Kolbenstange berührt, um den gesteuerten Vorschub einzuleiten. Die Lösung zur Ermöglichung der Bewegung der Vorschubsteuerungseinheit 200 besteht in der Verwendung eines rennbahnförmigen Kolbens 152 in der Kolbeneinheit 150 und in der Nutzung des Kolbens 152 als hinteres Lager für die Getriebemotoreinheit 100 und die Vorschubssteuerungseinheit 200.
Die Kombination aus der Getriebemotoreinheit 100 und der Vorschubssteuerungseinheit 200 bewegt sich als Kolbeneinheit 150 nach vorn, bis das Lager für die schnelle Vorwärtsbewegung 208 das vordere Ende 14 des Gehäuses 12 berührt. Die Dämpfung dieser Berührung des Lagers 208 mit dem Gehäuse 12 geschieht durch den Puffer 16 (siehe Figuren 4 und 5). Sobald das Lager 208 für die schnelle Vorwärtsbewegung auf den Puffer 16 auftrifft, wird die Bewegung der Getriebemotoreinheit 100 zum Werkstück auf eine gesteuerte Geschwindigkeit verlangsamt. Wie in Figur 1 dargestellt ist, geschieht dieser gesteuerte Vorschub der Getriebemotoreinheit 100 zwischen den Punkten 1 und 2 (ohne Bohren), und zwischen den Punkten 2 und 3 (mit Bohren) auf der Kurve der Zeitabstände. Die Geschwindigkeit des rotierenden Bohrers 110 beim gesteuerten Vorschub, welcher beginnt, bevor der rotierende Bohrer 110 den Boden des Bohrloches im Werkstück erreicht, ist beträchtlich langsamer als die Geschwindigkeit des rotierenden Bohrers 110 beim schnellen Vorschub und beim schnellen Zurückziehen.
Sobald das Lager für den schnellen Vorschub 208 den Puffer 16 berührt, liegen alle Kräfte, die vom Kolben 152 ausgehen, auf der Kolbenstange 204, und dadurch wird die Kolbeneinheit 150 veranlaßt, mit dem gesteuerten Vorschub zu beginnen, bevor der rotierende Bohrer 110 wirklich in Kontakt mit dem Grund des Bohrloches kommt. Deshalb befindet jede Verdrehung oder Bewegung von Teilen innerhalb der Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub vor dem Kontakt des rotierenden Bohrers 110 mit dem Grund des teilweise gebohrten Bohrloches im Werkstück statt. In einigen Bohrmaschinen mit periodisch unterbrochenem Vorschub des Standes der Technik war die Verdrehung oder Bewegung von Teilen für den Anwender deutlich sichtbar, wenn die Bohrmaschine zum gesteuerten Vorschub überging. Von der Tatsache abgesehen, daß die Qualität des Bohrloches nicht beeinträchtigt wurde, verwirrte diese sichtbare Bewegung des Werkzeuges viele Benutzer. Die Gestaltung der erfindungsgemäßen Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub 10 vermindert das Ausmaß der sichtbaren Verdrehung vor dem Bohren beträchlich.
Die Vorbelastung der Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub vor dem Bohren ist besonders wichtig, weil es Sinn des Bohrens mit periodisch unterbrochenem Vorschub ist, das Bohren eines genauen, maßhaltigen und glatten Bohrloches zu sichern. Es ist ebenfalls sehr wichtig, mit dem gesteuerten Vorschub zu beginnen, bevor der Bohrer 110 in Kontakt mit dem Boden des Bohrloches kommt. Wenn die Kräfte, die auf den Kolben 152 wirken, durch Kontakt des rotierenden Bohrers 110 mit dem Grund des zu bohrenden Bohrloches zuerst auf das Werkstück übertragen werden, würde die Verdrehung und Bewegung der verschiedenen Teile innerhalb der Bohrmaschine 10 sowie der Befestigung und des Werkstückes eine ungenaue Bohrung verursachen. Es könnte auch zu körperlichem Schaden am Bohrer, am Werkstück und an der Befestigung führen. Dementsprechend ist es notwendig, sicherzustellen, daß jene Kräfte, die innerhalb der Bohrmaschine 10 erzeugt werden und welche eine Bewegung, Verdrehung oder Beschädigung von Teilen verursachen könnten, auf die Kolbenstange 204 abgetragen werden, bevor der rotierende Bohrer 110 den Grund des Bohrloches im Werkstück berührt.
Kurz nach dem Start des gesteuerten Vorschubes des rotierenden Bohrers 110 beginnt das wirkliche Bohren, d. h. das Entfernen von Metall innerhalb des Bohrloches im Werkstück. Dieser Zeitabschnitt ist zwischen den Punkten 3 und 4 im Zeitablaufdiagramm in Figur 1 dargestellt. Die Abschnitte des tatsächlichen Bohrens werden nur durch die Bohrzeit gesteuert. Die Bohrzeit wird durch einen Zeitschaltkreis 350 der Bohrmaschine im Druckluft-Steuerschaltkreis 300 gemessen und gesteuert.

Einstellungen

Sechs Einstellungen können an der Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub 10 vorgenommen werden. Die gesteuerte Vorschubsrate wird durch Einstellung der Bewegung der Kolbenstange 204 mittels des Einstellknopfes 305 eingestellt. Der Rückstellungsabstand wird direkt am Punkt 221 an der Rückstellungssteuerungseinheit 220 eingestellt. Der Weg des schnellen Vorschubes wird durch den Drehknopf 207 eingestellt. Die Einstellung der Bohrtiefe erfolgt mittels der Drehwelle 212.
Wie zuvor erläutert wurde, hängt die radiale Anordnung der Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub 10 in bezug zum Werkstück von der Position des Adapterteiles 114 relativ zum Mundstückbereich 112 des Gehäuses 12 ab. Wie weiter unten noch erläutert wird, erfolgt die Zeiteinstellung durch Einstellung des Ventiles 312.

Einstellung des schnellen Vorlaufes

Sowohl die Getriebemotoreinheit 100 als auch die Vorschubsteuerungseinheit 200 bewegen sich relativ zum Gehäuse 12. Die Kolbenstange 204 und die Einstelleinrichtung 206 für den schnellen Vorlauf (Figur 5) bewegen sich ebenfalls relativ zum Zylinder 202 der Vorschubssteuerungseinheit 200. In der erfindungsgemäßen Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub besitzt die Kolbenstange 204 ein Lager 208 für den schnellen Vorlauf, welches an deren äußerem Ende 205 befestigt ist. Am Lager für den schnellen Vorlauf 108 ist eine lange Gewindestange 209 befestigt, welche zusammen mit dem Einstellknopf 207 die Einstelleinrichtung 206 für den schnellen Vorlauf bildet.
Der Weg des schnellen Vorlaufes, den die Kolbeneinheit 150 durchläuft, wird durch den Drehknopf 207 eingestellt. Der Knopf 207 verändert die effektive Länge der Gewindestange 209. Diese Einstellung steuert die Größe der Lücke zwischen dem Ende der Kolbenstange 204 und dem Puffer 16 im Gehäuse 12. Wenn die Lücke verkleinert wird, vermindert sich der Weg des schnellen Vorlaufes der Kolbeneinheit 150, während eine Vergrößerung der Lücke den Weg des schnellen Vorlaufes der Kolbeneinheit 150 vergrößert. Bei der Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub 10 kann der Weg des schnellen Vorlaufes zwischen 0 und 3 Inch bzw. dem vollen Weg eingestellt werden.

Einstellung der Bohrtiefe

Die Bohrtiefeneinstellungswelle 212 ermöglicht die Einstellung der Bohrtiefe von 0 bis 3 Inch. Die manuelle Längeneinstellung der Welle 212 ermöglicht es, daß deren Ende 213 mit dem Tiefensteuerventil 308 in Berührung kommt. Der Kontakt mit dem Ventil 308 bewirkt, daß ein Signal gesendet wird, welches die Einheit in die Ausgangsposition zurückführt. Dies beendet die Funktion der Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub 10, wenn die vorgegebene Bohrtiefe erreicht wurde.
Wie bei der Beschreibung der Schaltbilder noch erläutert werden soll, fungiert die Buchse 500 für die Tiefeneinstellung auch als Ventil. Wenn die Bohrung 501 sich in Verbindung mit der Kammer 502 befindet, strömt Druckluft in die Bohrung 503 und dann über das Gehäuse 12 zurück zum druckluftbetriebenen Logik-Steuerschaltkreis 300. Wenn die Getriebemotoreinheit 100 sich in ihre vollständig zurückgezogene Position bewegt, entsteht ein Luftdrucksignal vom Druck an der zurückgezogenen oder Vorderseite des Kolbens 152 durch die Tiefensteuerungswelle 212 und zurück zum druckluftbetriebenen Logik-Steuerschaltkreis 300.

Einstellung des gesteuerten Vorschubes

Die Steuerung der Geschwindigkeit des Vorschubes der Kolbeneinheit 150, während des gesteuerten Vorschubes wird durch Drehen der Einstellung 305 vorgenommen (Figur 4). Um zu sichern, daß sich die Einstellung 305 nicht verstellt, wird die Einstellung 305 durch eine kleine Abdeckung 306 geschützt. Eine Feineinstellungsskala wird als Bezugsbasis verwendet, um die Geschwindigkeit einzustellen mit welcher die Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub 10 sich bei gesteuertem Vorschub bewegt. Diese Einstellung verändert den gesteuerten Strom von hydraulischem Fluid um den inneren Kolben im Zylinder 202 der Vorschubssteuerungseinheit 200.
Die Bohrzyklen in- und außerhalb des Werkstückes werden fortgesetzt, bis ein Tiefensignal vom Ventil 308 oder ein Stoppsignal vom gedrückten Knopf 310 ausgesendet wird. Wenn die Bohrung im Werkstück tiefer wird, werden die Zeitabschnitte länger, weil das Werkzeug zwischen der Ausgangsstellung und dem Beginn des gesteuerten Vorschubes eine größere Entfernung zurücklegen muß. Dementsprechend verringert sich die Zahl der Zeitabschnitte des Werkzeuges, weil die Getriebemotoreinheit zwischen jedem Zeitabschnitt eine größere Entfernung durchlaufen muß. Dieser Zeitabschnitt muß von der Bohrzeit unterschieden werden, weil das Ventil 312, welches den Zeitschaltkreis nur bei gesteuertem Vorschub einschaltet, gleiche Bohrzeiten für jeden Zeitabschnitt sichert.

Demontage und Wartung

Die Demontage der Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub 10 ist infolge des modularen Aufbaues einfach. Die gesamte Getriebemotoreinheit 100 kann als eine Einheit vom Gehäuse 12 entfernt werden. Dies geschieht, indem zuerst das Adapterteil 114 entfernt wird, und dann die Schrauben 445 und 446 sowie die drehbare Platte 447 gelöst werden, um Zugang zur Motorschraube 448 zu erlangen. Die Motorschraube 448 und der Bohrer 110 werden dann entfernt. Durch Verriegelung einer (nicht dargestellten) langen Stange im Futter 108 kann die Getriebemotoreinheit nun aus dem Gehäuse 12 herausgezogen werden. Ein verminderter Durchmesser an der Führungskante der Getriebemotoreinheit 100 erleichtert den Durchgang der Getriebemotoreinheit 100 durch die Dichtungen 111 im Gehäuse 12.
Die Wartung der Vorschubssteuerungseinheit 200 geschieht durch Abnehmen der hinteren Kappe 26, nachdem die Getriebemotoreinheit 100 aus dem Gehäuse 12 entfernt wurde. Die Vorschubssteuerungseinheit 200 wird als Einheit von der Rückseite der Bohrmaschine 10 entfernt. Da keine separaten inneren Schlauchverbindungen benutzt werden, um Luftdrucksignale zur Rückstellungssteuerungseinheit 220 (deren Anwendung und Funktion zuvor erläutert wurden) zu übertragen, ist die Demontage und die folgende Montage leicht durchführbar. Separate Schlauchverbindungen, um Druckluft der Rückstellungssteuerungseinheit 220 zuzuführen, sind aus dem Stand der Technik bekannt. In der erfindungsgemäßen Bohrmaschine 10 wird der Luftstrom, welcher der Rückstellungssteuerungseinheit 220 signalisiert, den Zugriff an der Kolbenstange 204 zu lösen, im Gehäuse 12 zur Rückstellungssteuerungseinheit 220 geführt.

Allgemeines zum Luftstrom

Die Luft tritt in die Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Voschub 10 an der Unterseite des Handgriffes 20 ein. Dann durchströmt die Luft ein mit nassem Schaumstoff gefülltes Siebfilter 22 und tritt sowohl in die Arbeitssysteme 100 und 200 als auch in den Logik-Steuerschaltkreis 300 (Figur 6) ein. Das Impulsventil 314 im Logik-Steuerschaltkreis 300 bewirkt dann, daß die Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub 10 sich in ihrem Hub nach hinten oder in die Ausgangsposition bewegt und abschaltet, unabhängig von den Funktionsbedingungen im Augenblick des Anschlusses der Druckluftversorgung. Diese Bewegung ist eine Sicherheitsmaßnahme, um unbeabsichtigte Beschädigungen des Werkstückes oder eine Verletzung des Benutzers zu verhindern.
Wenn es erwünscht ist, die Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub 10 in Betrieb zu setzen, drückt der Benutzer den Startknopf 302 (Figur 6)0 Dies verändert den Betriebszustand des Hauptventiles 304 und verstellt das Leistungsventil 318. Die Getriebemotoreinheit 100 und die Vorschubsteuerungseinheit 200 bewegen sich dann zusammen als Kolbeneinheit 150 nach vorn. Der Benutzer hat bereits durch Einstellen des Knopfes 207 in der Einheit 206 bestimmt, mit welcher Geschwindigkeit der schnelle Vorlauf der Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub arbeiten soll, d. h. wieweit die Bohrmaschine 10 sich im schnellen Vorlauf vorwärts bewegen soll, bevor die Geschwindigkeit auf den gesteuerten Vorschub zurückgenommen wird.

Druckluftbetriebener Logik-Steuerschaltkreis

Der druckluftbetriebene Logik-Steuerschaltkreis 300 regelt die Funktion der erfindungsgemäßen Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub 10. Im allgemeinen ist der druckluftbetriebene Logik-Steuerschaltkreis 300, wie in den Figuren 4 und 6 dargestellt, zusammen mit jenen Teilen im Inneren des Gehäuses 12 angeordnet. Es ist wichtig darauf hinzuweisen, daß der druckluftbetriebene Logik-Steuerschaltkreis 300 in verschiedenen Hauptmerkmalen von den bekannten Steuerschaltkreisen für Bohrmaschinen mit periodisch unterbrochenem Vorschub abweicht. Speziell das Haupt-/Startventil 302 erfüllt mehrere Funktionen. Das Leistungsventil 318 ist so gestaltet, daß ein großes Luftvolumen durch einen engen Zwischenraum hindurchgehen kann. Die Konstruktion dieses Ventiles soll später erläutert werden. Der Motor 102 wird durch das Gehäuse 12 und die Motor-/Dämpfungs-Ventileinheit 160 in der Kolbeneinheit 150 (Figur 7) mit hochkomprimierter Druckluft versorgt. Dieselbe Druckluft, welche die Kolbeneinheit 150 bewegt, treibt auch den Motor 102 an.
Wenn die Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub das erste Mal mit einer Hochdruck-Druckluftversorgung verbunden wird, wird vom Impulsventil 314 ein Druckluftimpuls durch das System 300 gesendet, um zu sichern, daß das Leistungsventil 318 und das Hauptventil 304 zur Sicherheit der Bedienperson in ihre "Aus"-Stellung bewegt werden. Die Kolbeneinheit 150 wird in ihre völlig zurückgezogene oder Ausgangsposition bewegt.
Um die Funktion der Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub 10 zu starten, drückt die Bedienperson den Startknopf 302. Bevor der Startknopf 302 gedrückt ist, herrscht auf der Rückzugsseite 158 des Kolbens 152 ein hoher Luftdruck und hält den Kolben 152 in seiner vollkommen zurückgezogenen Position. Das Drücken des Startknopfes 302 verschiebt die Spindel im Hauptventil 304. Dadurch strömt komprimierte Luft zum Pilotventil 320. Das Leistungsventil 318 wird durch das Pilotventil 320 verstellt, so daß hochkomprimierte Druckluft der Druckfläche 154 des Kolbens 152 zugeführt wird. Dies bringt die Getriebemotoreinheit 100 und die Vorschubsteuerungseinheit 200 dazu, sich zusammen als Kolbeneinheit 150 mit schnellem Vorschub zum Werkstück zu bewegen.
Hochkomprimierte Druckluft wird über die Öffnung 600 dem Motor 102 zugeführt. Dadurch wird die Pylone 23, welche die Kugel 161 im Motor-/Dämpfungsventil 160 positioniert, von ihrem Sitz 162 entfernt und bewegt sich durch den Hohlraum 153. Die hochkomprimierte Druckluft wird dann dem Motor 102 und der Druckseite 154 des Kolbens 152 durch die Pylone 23 zugeführt. Die Kolbeneinheit 150 bewegt sich schnell, bis das Lager 208 den Puffer 16 am Gehäuse 12 berührt. Das Ventil 312 für die gleichbleibende Bohrzeit wird nunmehr durch den Kontakt des Endes 205 der Stange 204 aktiviert. Dies startet die Zeitgebereinrichtung 350 der Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub. Das Bohren wird fortgesetzt, bis die von der Zeitgebereinheit vorgegebene Zeit verstrichen ist und ein Signal über den Abschluß des Zyklusschrittes erzeugt wird. Dieses signalisiert den Abschluß des Zyklusschrittes, indem es das Schrittventil 352 verstellt. Der Abschluß des Zyklusschrittes verstellt das Leistungsventil 318, wodurch der Luftstrom so verändert wird, daß er die Seite 158 des Kolbens 152 zurückzieht. Die Kolbeneinheit 150 wird in die Ausgangsstellung zurückgezogen.
Der Zeitschaltkreis 350 und das Hauptventil 304 steuern die Schrittfunktion. Das Starten der Funktion der Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub 10 erzeugt ein Signal, um das Leistungsventil 318 zu verstellen und blockiert jedes Signal zur Rückstellungssteuerungseinheit 220, so daß diese nicht aktiviert wird, wenn die Kolbeneinheit 150 in ihre völlig zurückgezogene oder Ausgangsposition zurückkehrt. Die Verstellung des Hauptventiles 304 leitet Druckluft zum Leistungsventil 318 und weg von der Rückstellüngssteuerungseinheit 220. Wenn die Kolbeneinheit 150 in ihre Ausgangsstellung zurückkehrt, passiert hochkomprimierte Druckluft die Öffnungen 501 und 502 der Tiefenbuchse 500 und überträgt ein Druckluftsignal durch das Gehäuse 12 zum pneumatischen Steuerschaltkreis 300 und ermöglicht es der Kolbeneinheit 150, sich wieder zum Werkstück zurückzubewegen. Solange wie das Hauptventil in der Arbeitsstellung verbleibt, wird der Schritt fortgesetzt, bis er durch die Aktivierung des Tiefenventiles 308 oder die Aktivierung des Stoppventiles 316 durch Drücken des Knopfes 310 angehalten wird. Um die Dämpfung beim Abbruch der Rückwärtsbewegung der Kolbeneinheit 150 im Zurückziehungszyklus zu unterstützen, ist das Motor-/Dämpfungsventil 160 im Kolben 152 angeordnet (Figur 7) und wirkt mit der Pylone 23 zusammen, welche an der hinteren Kappe 26 befestigt ist, um das Ausströmen von Luft aus dem Durchlaß 27 in der Pylone 23 zu beschränken.
Es ist zu beachten, daß ein beachtlicher Unterschied zwischen den Flächen besteht, die durch die komprimierte Luft beeinflußt werden, und zwar zwischen der Druckseite 154 des Kolbens 152 und der Rückstellungsseite 158 des Kolbens 152. Die Verminderung der Geschwindigkeit am Ende des Zurückziehungshubes des Kolbens 152 wird durch die Komprimierung der Luft zwischen der Druckseite 154 des Kolbens 152 und der hinteren Kappe 26 bewirkt. Der Umfang der Dämpfung wird durch die Pylone 23, die an der hinteren Kappe 26 befestigt ist, gesteuert. Die Pylone 23 stellt das Motor-/Dämpfungsventil 160 zurück und schließt den Durchgang 27. Das Schließen des Durchganges 27 beschränkt den Austritt der Luft und beschleunigt dementsprechend das schnelle Zurückziehen der Kolbeneinheit 150 auf deren Rückstellungshub.

Schaltbilder der logischen Druckluftschaltkreise

Noch besser verständlich wird der logische Druckluft-Steuerschaltkreis 300 der erfindungsgemäßen Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenern Vorschub durch die Bezugnahme auf die Schaltbilder. In diesen Zeichnungen ist schematisch zusätzlich die Position des rotierenden Bohrers 110 relativ zum Werkstück und die Position des Lagers 208 relativ zum Puffer 16 dargestellt. Die Stellung des Motor-/Dämpfungsventiles 160 ist auf der rechten Seite des jeweiligen Schaltbildes dargestellt.
Die Schaltbilder werden besser verständlich, wenn das Impulsventil 314, die Shuttleventile 401, 402, 403 und das Stoppventil 330 zum Steuermodul zusammengefaßt werden. Das Hauptventil 304, die Rückstellungssteuerungseinheit 220 und das Leistungsventil 318 sind als Funktionsmodul zusammengefaßt am besten zu verstehen. Für alle, denen pneumatische Schaltbilder vertraut sind, kann es hilfreich sein, wenn das Motor-/Dämpfungsventil 116 und die Ventileinheit für die Tiefensteuerung (Buchse 500 und Bohrungen 501, 503) als Laufmodul und das Ventil 312 für gleiche Bohrzeiten, die Zeitgebereinheit 350 und das Tiefensteuerungsventil 308 als Bohrmodul zusammengefaßt werden.

Anschluß an die Druckluftzuführung

Figur 8 zeigt die Funktion der Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub 10 nach deren erstmaligem Anschluß an eine Druckluftversorgung 900. Meistens wird sich die Kolbeneinheit 150 in ihrer Ausgangsposition befinden, wenn sie an eine Druckluftversorgung 900 angeschlossen wird. Wenn sie sich nicht in der Ausgangsposition befindet, wird die Kolbeneinheit 150 schnell in die Ausgangsposition zurückgeführt, während der Motor 102 auf langsame Geschwindigkeit umschaltet. Sobald die Ausgangsposition erreicht ist, schaltet der Motor 102 ab. In Figur 8 ist zu erkennen, daß die hochkomprimierte Druckluft zuerst durch das Impulsventil 314 übertragen wird. Die Konstruktion des Impulsventiles 304 wird weiter unten erläutert. Die Druckluftimpulse bewegen die Shuttleventile 401, 402 und 403 und drehen das Hauptventil 314 und das Leistungsventil 318 in deren "Aus"-Stellung. Hochkomprimierte Druckluft strömt durch das Leistungsventil 318 und schiebt die Kolbeneinheit 150 in ihre völlig zurückgezogene oder Ausgangsposition. Hochkomprimierte Druckluft von der Rückstellungsseite 158 des Kolbens 152 strömt auch durch die Tiefenbuchse 500, über die Öffnungen 501 und 503 und dann durch das Hauptventil 304, um die Rückstellungssteuerungseinheit 220 zu veranlassen, die Erfassung der Kolbenstange 204 zu lösen. Die Kolbeneinheit 150 befindet sich nun in ihrer Ausgangs- oder völlig zurückgezogenen Position, und der rotierende Bohrer 110 befindet sich vollkommen außerhalb des Werkstückes W. Im Motor-/Dämpfungsventil 160 blockiert die Lage der Kugel 161 gegen die Pylone 23 den Luftstrom zum Motor 102 durch den Durchgang 27, sobald die Kolbeneinheit 150 sich in ihrer Ausgangsposition befindet.

Drücken des Startknopfes

Figur 9 beschreibt die Funktion des Werkzeuges nach dem Drücken des Startknopfes 302. Durch das Drücken des Startknopfes 302 wird das Hauptventil 304 mechanisch verstellt. Dies leitet die hochkomprimierte Luft, welche dem Hauptventil 304 von der Rückstellungssteuerungseinheit 220 zugeführt wird, zum Pilotventil 320 des Leistungsventils 318. Dies verstellt das Leistungsventil 318, welches seinerseits die hochkomprimierte Luft zum Motor-/Dämpfungsventil 160 zur Druckseite 154 des Kolbens 152 leitet.
Die dem Motor-/Dämpfungsventil 160 zugeleitete Luft wird dosiert durch die Öffnung 666 zur Druckfläche 154 des Kolbens 152 geleitet. Dies veranlaßt den Kolben 152 zum Vorrücken. Wenn der Kolben 152 vorrückt, kommt die Kugel 161 von der Pylone 23 frei und ermöglicht den Durchtritt der Luft durch das Motor-/Dämpfungsventil 160, welche den Motor 102 veranlaßt, mit hoher Geschwindigkeit zu laufen. Die Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub 10 befindet sich nun im schnellen Vorlauf, wobei die Luft von der Rückstellungsseite 158 des Kolbens 152 wegströmt und durch das Leistungsventil 318 entweicht (oder im Fall des wahlweisen Einsatzes einer Ölnebelschmierung über die Schmiereinrichtung 399 entweicht).
Die Kolbeneinheit 150 wird durch den vollen Druck der Druckluft, die auf die Druckseite 154 des Kolbens 152 wirkt, schnell zum Werkstück vorgeschoben. Die Druckluft, welche bewirkte, daß die Rückstellungssteuerungeinheit 220 die Vorschubsteuerungsstange 204 am Ende des vorhergehenden Bohrzyklus freigab, wird durch das Hauptventil 304 abgelassen.

Gesteuerter Vorschub und Beginn des Bohrzyklus

Wie in Figur 10 zu erkennen ist, hat die Kolbeneinheit 150 ihren schnellen Vorschub beendet und mit dem gesteuerten Vorschub in das Werkstück W begonnen. Das Lager 208 befindet sich in Kontakt mit dem Puffer 16. Die Position der Stange 209 wurde eingestellt, um die Position des Lagers 208 zu steuern. Das Lager 208 berührt das Ventil zur Steuerung der gleichen Bohr- oder Eindringzeit 312. Dieses sendet hochkomprimierte Druckluft zur Eindringzeitsteuerungseinheit 350.
Die Druckluft fährt fort, den Kolben 152 vorwärts zu bewegen und den Motor 102 mit hoher Geschwindigkeit anzutreiben. Der Bohrer 110 berührt das Werkstück W. Die abgehende Luft von der Rückstellungsfläche 158 des Kolbens 152 durchströmt das Leistungsventil 318, um zu entweichen oder wahlweise durch die Schmiereinrichtung 399 zu strömen. Möglicherweise geht diese Strömung gegen 0, wodurch die wahlweise Schmiereinrichtung 399 effektiv außer Betrieb gesetzt wird.
Die Luftströmung durch das einstellbare Ventil 313 in der Eindringzeitsteuerungseinheit 350 beginnt mit der Füllung des Speichers 360. Um die Zahl der Teile der Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenern Vorschub zu reduzieren, wird der Speicher 360 gebildet, indem ein Blindloch in eine der mehrfach vorhandenen Platten, welche den Logik-Steuerschaltkreis 300 aufnehmen, gebohrt wird. Die Zeit zum Füllen des Speichers 360 wird durch Einstellung des einstellbaren Durchflußventiles 313 gesteuert. Dies bestimmt die Zeit des gesteuerten Vorschubes. Eine langsame Füllung des Speichers 360 bedeutet einen längeren Zeitabschnitt des gesteuerten Vorschubes und des wirklichen Bohrens. Ein schnelles Füllen des Speichers 360 vermindert die Zeit für den gesteuerten Vorschub und das wirkliche Bohren.
Das Motor-/Dämpfungsventil 160 ist von der Pylone 23 vollständig entfernt. Dies ermöglicht einen maximalen Luftstrom zum Motor 102.

Bohrphase

In Figur 11 ist der Speicher 360 in der Eindringzeitsteuerungseinheit 350 vom Ventil 312 aus nahezu gefüllt. Das Bohren des Werkstückes W wird fortgesetzt. Die Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub 10 nähert sich dem Punkt, an welchem die Zurückziehung der Kolbeneinheit 150 beginnt. Hochkomprimierte Druckluft wirkt fortgesetzt auf die Druckseite 154 des Kolbens 152 und treibt den Motor 102 an. Es gibt keine Veränderung im Betrieb und in der Position des Motor-/Dämpfungsventiles 160 gegenüber der vorhergehenden Figur.

Beginn des Zurückziehens

In Figur 12 wurde der gesteuerte Vorschub und die Bohrphase beendet, weil der Speicher 360 auf einen genügend hohen Druck gefüllt wurde, um das Schaltventil 352 umzuschalten. Dies ermöglicht der hochkomprimierten Druckluft das Wechselventil 403 zurückzuschalten, zum Pilotventil 320 zu strömen und das Leistungsventil 318 zu schalten. Im Ergebnis dessen drückt die hochkomprimierte Druckluft auf die Rückstellungsseite 158 des Kolbens 152 und führt die Kolbeneinheit 150 zurück.
Die Umschaltung der auf den Kolben 152 wirkenden Druckluft verschiebt die Kugel 161 im Motor-/Dämpfungsventil 160. Dies beschränkt die Luftströmung zum Motor 102. Die Beschränkung des Luftstromes ändert die hohe Geschwindigkeit des Motors 102 in eine langsame Geschwindigkeit, weil der Druck zum Motor 102 steigt und an der Druckseite 154 des Kolbens 152 fällt. Die langsamere Motorgeschwindigkeit resultiert daraus, daß der Strom von der Rückstellungsseite 158 des Kolbens 152 zum Motor 102 durch eine kleine Öffnung gesteuert und damit genügend Druckluft am Kolben gestaut wird, um die Kolbeneinheit 150 zurückzuführen. Es ist zu beachten, daß die effektive Fläche an der Rückstellungsseite 158 des Kolbens 152 viel kleiner ist als die der Druckseite 154. Deshalb ist die Zurückhaltung ausreichender Druckluft für die Rückstellung der Kolbeneinheit 150 wesentlich. Während der Rückstellungsphase wird der Bohrer 110 aus dem Werkstück W zurückgezogen und das Lager 208 bewegt sich vom Puffer 16 hinweg.

Fortsetzung der Zurückstellung

In Figur 13 fährt die hochkomprimierte Druckluft damit fort, auf die Rückstellungsseite 158 des Kolbens 152 zu drücken, weil die Rückstellungsphase fortgesetzt wird. Der Bohrer 110 ist nunmehr aus dem Werkzeug W ausgetreten und das Lager 208 hat sich vom Puffer 16 entfernt. Die hochkomprimierte Luft strömt durch die Bohrung 610 zum Motor-/Dämpfungsventil 160. Das Ergreifen der Kolbenstange 204 in ihrer zurückgestellten Position verhindert, daß sich die Kolbenstange 204 und das Lager 208 zur Vorderseite der Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub 10 zurückbewegen. Das Ausströmen der Luft aus dem gesteuerten Volumen 360 in der Eindringzeitsteuerungseinheit 350 erfolgt durch das Ventil 312 für gleiche Bohrzeiten. Das Motor-/Dämpfungsventil 160 verbleibt in derselben Position wie in der vorhergehenden Figur.

Abschluß der Rückstellung

In Figur 14 ist die Rückstellungsphase nahezu beendet. Die Kolbeneinheit 150 ist bereit, sich nach Abschluß der Rückstellungsphase zum Werkstück W zurückzubewegen. Die hochkomprimierte Luft wirkt noch auf die Rückstellungsseite 158 des Kolben 152 und drückt diesen zurück. Wenn die vollständige Ausgangsposition erreicht ist, strömt Luft durch die Bohrungen 501 und 503 über das Gehäuse 12 und das Hauptventil 304 zum Pilotventil 320. Diese verstellt das Leistungsventil 318 so, daß der hohe Luftdruck noch einmal dem Motor 102 und der Druckseite 154 des Kolbens 152 zugeführt wird.
Die Pylone 23 berührt die Kugel 161 im Motor-/Dämpfungsventil 160 und bewegt so die Kugel 161 von ihrem Sitz auf dem O- Dichtungsring 162. Die Dämpfung der Rückwärtsbewegung des Kolbens 152 wird durch das gesteuerte Ausstoßen von Luft durch die Öffnung 666 bewirkt.

Erreichen der Bohrtiefe

In Figur 15 hat die Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub 10 ihre vorgegebene Bohrtiefe erreicht. Das Lager 208 befindet sich in Kontakt mit dem Puffer 16. Der Bohrer 110 hat sich durch das Werkstück W bewegt. Die Tiefensteuerungsstange 212 berührt das Tiefensteuerungsventil 308. Dies öffnet das Tiefensteuerungsventil 308 zur Versorgung für hochkomprimierte Druckluft 900. Die Shuttleventile 402 und 403 werden durch diese Luftströmung zurückgestellt. Dies bewirkt eine Rückstellung sowohl des Hauptventiles 304 als auch des Leistungsventiles 318, genau so, wie wenn ein Stoppsignal (wie nachfolgend beschrieben) gesendet wird. Die Bohrtiefe kann zu jeder Zeit erreicht werden; selbst in der Mitte der Eindringphase der Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub 10. Es ist zu beachten, daß der Speicher 360 sich in Figur 15 noch in der Auffüllphase befindet, er hat jedoch keine Gelegenheit, das Leistungsventil 318 zu verstellen, wenn das Tiefensteuerventil 308 berührt wird. Sobald die gewünschte Bohrtiefe erreicht ist, beginnt die Kolbeneinheit 150 ihre letzte Rückstellungsphase. Das Motor-/Dämpfungsventil 160 befindet sich im selben Zustand wie während des wirklichen Bohrens.

Nach Erreichen der Bohrtiefe - Fortsetzung der Rückstellung

Die Fortsetzng der Rückstellungsphase nach Erreichen der gewünschten Bohrtiefe ist in Figur 16 dargestellt. Hochkomprimierte Druckluft wirkt auf die Rückstellungsseite 158 des Kolbens 152 und bewirkt, daß die dem Motor zugeführte Druckluft durch die Bohrung 610 zum Motor-/Dämpfungsventil 160 strömt. Die Geschwindigkeit des Motors 102 verlangsamt sich.

Nach Erreichen der Bohrtiefe - Abschluß der Rückstellung

In Figur 17 ist die Rückstellung der Kolbeneinheit 150 nahezu abgeschlossen, nachdem das Signal der gewünschten Bohrtiefe eingegangen ist. Der Luftstrom durch die Bohrungen 501 und 503 über das Gehäuse 12, und durch das Hauptventil 304, der die Kupplungsfunktion der Stange 204 zur Rückstellungssteuerung 220 löst, ist durch eine gestrichelte Linie dargestellt. Die komprimierte Luft gegen die Endkappe 26 tritt durch das Leistungsventil 318 aus, bzw. wahlweise durch die Schmiereinrichtung 399, wie dies ebenfalls durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist. Die Pylone 23 führt die Kugel 161 im Motor-/Dämpfungsventil 160 zurück. Die Rückstellungssteuerungseinheit 220 gibt die Stange 204 solange nicht frei, bis die Öffnung 503 die O-Ringdichtung 505 am eigentlichen Ende der Rückstellungsphase freisetzt (Figur 5).

Nach Erreichen der Bohrtiefe - Rückstellung beendet

In Figur 18 ist die Kolbeneinheit 150 in die Ausgangsstellung zurückgeführt. Die Bohrung 503 hat die O-Ringdichtung 505 freigesetzt, dadurch wird ein Signal durch das Gehäuse 12 zur Rückstellungssteuerungseinheit 220 gegeben. Der Luftstrom zum Motor 102 ist durch das Motor-/Dämpfungsventil 160, ähnlich wie in Figur 8, abgeschaltet worden.

Stoppsignal

Eine ähnliche Funktion zur Rückstellung der Kolbeneinheit 150 wird ausgeführt, wenn ein Stoppsignal gesendet wird. Dies ist in Figur 19 dargestellt. Durch Drücken des Stoppknopfes 310 wird das Stoppventil 330 gedreht und die Shuttleventile 401, 402 und 403 werden zurückgestellt. Dies führt dazu, daß das Hauptventil 304 und das Leistungsventil 318 zurückgedreht werden, wie dies im Zusammenhang mit dem Erreichen der vorgegebenen Bohrtiefe vorstehend beschrieben wurde. Das Motor-/Dämpfungsventil 160, welches wie der Stoppknopf 310 angeordnet sein kann, ist nicht dargestellt.

Konstruktion des Impulsventiles

Das Impulsventil 314 umfaßt eine hohle, im wesentlichen U- förmige Kammer 702. Das offene Ende 704 der U-förmigen Kammer 702 ist durch eine Kappe 706 verschlossen. In der Kammer 702 setzt sich das Kolbenelement 708 fort. Das Kolbenelement 708 ist von der ringförmigen Dichtung 710 umgeben. Die Feder 712 drückt das Kolbenelement 708 zum offenen Ende 704. Wenn hochkomprimierte Druckluft zu der Seite 714 des Kolbenelementes 708 zugeführt wird, die dem offenen Ende 704 am nächsten liegt, gleitet das Kolbenelement 708 zum geschlossenen Ende 716 der Kammer 702. Die ringförmige Dichtung 710 ermöglicht einen Luftstrom um das Kolbenelement 708, bis das Kolbenelement 708 die Schulter 718 berührt. Der Luftstrom wird durch die Dichtungswirkung der Ringdichtung 710 gegen die Schulter 718 gestoppt. Die Funktion des Ventiles 314 verursacht somit einen Druckluftimpuls, wenn das Kolbenelement 708 vom offenen Ende 704 der Kammer 702 zur Schulter 718 gleitet. Der Impuls endet, wenn die Ringdichtung 710 mit der Schulter 718 in Berührung kommt.

Konstruktion des Leistungsventiles

Das Leistungsventil 318 ermöglicht den Strom eines großen Volumens von hochkomprimierter Druckluft in einem kleinen Raum. Die Funktion des Leistungsventiles 318 wird durch das Pilotventil 320 gesteuert. Das Pilotventil 320 ist ein Kolben 752, der sich in einem Zylinder 754 befindet. Die Welle 756 verbindet den Kolben 752 mit dem Hauptteil des Leistungsventiles 318. Das Hauptteil des Leistungsventiles 318 umfaßt eine längliche Kammer 758, die so konstruiert und angeordnet ist, daß sie die Bewegung des Elementes 760 von einem zu anderen Ende ermöglicht. Die Kammer 758 besitzt eine Öffnung 762 für hochkomprimierte Druckluft, eine Öffnung 764 zur Druckseite 154 des Kolbens 152, eine Öffnung 766 zur Rückstellungsseite des Kolbens 158 und ein Paar Ausströmöffnungen 768 und 770. Die Bewegung des Kolbens 752 nach hinten und nach vorn bestimmt darüber, durch welches Paar von Bohrungen die Luftströmung möglich ist. Die in Figur 6 dargestellte Position ermöglicht einen Luftstrom zwischen der Öffnung 764 und der Ausströmöffnung 768. Wenn der Kolben 752 sich zum gegenüberliegenden Ende des Zylinders 754 bewegt hat, wird ein Luftstrom zwischen der Öffnung 766 und der Ausströmöffnung 770 ermöglicht.
Die erfindungsgemäße Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub 10 hat sich damit zu einem Werkzeug mit geringem Gewicht und geringer Größe entwickelt, und kann durch dieses geringe Gewicht und die geringe Größe zunehmend für eine Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden, für welche die bekannten Bohrmaschinen noch nie eingesetzt wurden.

Claims

1. Bohrmaschine mit periodisch unterbrochenem Vorschub, umfassend eine Getriebemotoreinheit (100); ein Vorschubsteuerungssystem (200) zur Steuerung des Vorschubes und der Rückbewegung der Getriebemotoreinheit, das unterhalb der Getriebemotoreinheit und einer Kolbeneinheit (150), welche dazu dient, die Getriebemotoreinheit und das Vorschubsteuerungssystem vorzuschieben und zurückzubewegen, angeordnet ist, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (12), welches sowohl die Getriebemotoreinheit als auch das Vorschubsteuerungssystem umhüllt und welches eine Innenfläche aufweist, die einen Zylinder bildet, und durch eine Kolbenkonstruktion mit einem gemeinsamen Kolben (152), welcher innerhalb des Zylinders gleitet, und sowohl mit der Getriebemotoreinheit als auch mit dem Vorschubsteuerungssystem verbunden ist, so daß sie sich zusammen als eine Einheit bewegen, wobei der Kolben die Umrißform einer Rennbahn, mit kreisförmigen Abschnitten an jedem Ende und geraden Flächen an jeder Seite, aufweist, und das Zusammenwirken von Kolben und Zylinder eine Rückwirkung auf das Bohrmoment ausübt.

2. Bohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorschubsteuerungssystem eine im wesentlichen kreisförmige Kolben-zylinder-Konstruktion (201, 202) und eine Kolbenstange (204) aufweist, die aus dem Kolben hervorsteht.

3. Bohrmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin ein Lager (208) ausweist, das am Ende der Kolbenstange (204) angeordnet ist.

4. Bohrmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubgeschwindigkeit der Getriebemotoreinheit (100) durch die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens (201) relativ zum Zylinder (202) gesteuert wird.

5. Bohrmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsgeschwindigkeit der Getriebemotor einheit (100) durch den Fluß des Fluides hinter dem Kolben (201) innerhalb des Zylinders (202) geregelt wird.

6. Bohrmaschine nach den Ansprüchen 3, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Reduzierung der Bewegungsgeschwindigkeit eingeleitet wird, wenn das Lager (208) eine Innenwand (14) des Gehäuses (12) berührt.

7. Bohrmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Puffer (16) an der Gehäusewand (14) angeordnet ist, um das Auftreffen des Lagers auf der Wand zu dämpfen.

8. Bohrmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie weiterhin eine Rückstellungssteuerungseinheit (220) umfaßt, um die Länge des Weges des Kolbens (201) im Zylinder (202) zu steuern.

9. Bohrmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellungssteuerungseinheit (220) an der Frontseite des Zylinders (202) angeordnet ist.

10. Bohrmaschine nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellungssteuerungseinheit (220) mit Luft betrieben wird.

11. Bohrmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellungssteuerungseinheit (220) durch den Druck der umgebenden Luft innerhalb des Gehäuses (12) gesteuert wird.

12. Bohrmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellungssteuerungseinheit (220) justierbar ist.

13. Bohrmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (152) im Querschnitt, senkrecht zu seiner Bewegungsrichtung, zwei im wesentlichen teilringförmige Enden und zwei im wesentlichen geradlinige Seiten, die sich zwischen den beiden Enden erstrecken, aufweist (Fig. 3).

14. Bohrmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselwirkung der Kolbeneinheit (150) mit dem Gehäuse (12) das Gewicht der Getriebemotoreinheit (100) und des Vorschubsteuerungs systems (200) abstützt

15. Bohrmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Position des Lagers (208) in bezug zum Zylinder (202) durch die Anordnung einer ersten Gewindestange (209) eingestellt wird.

16. Bohrmaschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Gewindestange (209) dazu dient, bei Beginn des Bohrens ein mechanisches Signal zu erzeugen.

17. Bohrmaschine nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorschubsteuerungssystem (220) eine zweite Gewindestange (500) aufweist, die dazu dient, bei Erreichen einer vorgegebenen Bohrtiefe ein mechanisches Signal zu erzeugen.

18. Bohrmaschine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Gewindestange (500) so konstruiert ist, daß Luft durch diese hindurchströmen kann.

19. Bohrmaschine nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Gewindestange (500) als Ventil wirkt, indem sie den Austritt der hindurchströmenden Luft steuert.

20. Bohrmaschine nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil in der zweiten Gewindestange (500) die Funktion der Rückstellungssteuerungseinheit (220) steuert.

21. Bohrmaschine nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Austritt von Luft durch die zweite Gewindestange (500) mittels der Position der zweiten Gewindestange im Gehäuse (12) gesteuert wird.

22. Bohrmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit eines Motors (102) der Getriebemotoreinheit (100) durch ein Ventil (160) gesteuert wird, welches in der Kolbeneinheit (150) angeordnet ist.

23. Bohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese einen luftbetriebenen Logik-Steuerschaltkreis (300) umfaßt, der bei Benutzung die Funktion der Bohrmaschine auslöst, indem er die Getriebemotoreinheit (100) und ein Vorschubsteuerungssystem (200) zusammen als eine Einheit schnell vorschiebt; die Vorschubgeschwindigkeit auf einen geregelten Wert zurücknimmt, bevor der Bohrer das Werkstück berührt; den Vorschub der Getriebemotoreinheit mit dem rotierenden Bohrer in Kontakt mit dem Werkstück fortsetzt; die Getriebemotoreinheit und das Vorschubsteuerungssystem zusammen als Einheit schnell zurückzieht und die vorgenannten Schritte wiederholt, bis eine Bohrung durch das Werkstück gebohrt ist.

24. Bohrmaschine nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubgeschwindigkeit der Getriebemotoreinheit (100) und des Vorschubsteuerungssystems (200) vermindert wird, indem das sich bewegende Vorschubsteuerungssystem ein feststehendes Teil (14) berührt.

25. Bohrmaschine nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Verminderung der Vorschubgeschwindigkeit der Getriebemotoreinheit (100) und des Vorschubsteuerungssystems (200) durch einen Puffer (16) gedämpft wird, der zwischen dem Vorschubsteuerungssystem und dem feststehenden Teil (14) angeordnet ist.

26. Bohrmaschine nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubgeschwindigkeit der Getriebemotoreinheit (100) und des Vorschubsteuerungssystems (200) solange auf einem verminderten Wert verbleibt, bis das Vorschubsteuerungssystem in Kontakt mit dem feststehenden Teil (14) kommt.

27. Bohrmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bohrer (110) der Getriebemotoreinheit sich in Funktion während eines vorgegebenen Zeitabschnittes in Kontakt mit dem Werkstück befindet.

28. Bohrmaschine nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Beginn des vorgegebenen Zeitabschnittes durch ein mechanisches Signal ausgelöst wird.

29. Bohrmaschine nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Zeitabschnittes durch Füllen einer Kammer (360) mit komprimierter Luft gesteuert wird.

30. Bohrmaschine nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllungsgrad der Kammer (360) durch ein einstellbares Ventil (313) gesteuert wird.

31. Bohrmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 23 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebemotoreinheit (100) und das Vorschubsteuerungssystem (200) durch das Komprimieren der Luft nahe dem Ende des Rückstellungs schrittes gedämpft wird.

32. Bohrmaschine nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfang der Dämpfung durch eine Öffnung (27) gesteuert wird.

33. Bohrmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 23 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß ein mechanisches Signal erzeugt wird, um den Bohrer zu stoppen.

34. Bohrmaschine nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß das mechanische Signal durch Anordnen einer Gewindestangeneinheit (212) eingestellt wird.

35. Bohrmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 23 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit eines Motors (102) der Getriebemotoreinheit (100) durch das Durchströmen von Luft durch eine Gleitkugelventileinrichtung (160) gesteuert wird.

36. Bohrmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß der von dem Vorschubsteuerungssystem (200) zurückgelegte Weg, bevor es das feststehende Teil berührt, durch Anwendung einer Rückstellungssteuerungseinheit (212) gesteuert wird.

37. Bohrmaschine nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellungssteuerungseinheit (212) zur Steuerung des Weges einstellbar ist.

38. Bohrmaschine nach Anspruch 36 oder 37, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellungssteuerungseinheit (212) durch ein Luftdrucksignal betrieben wird.

39. Bohrmaschine nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß das Luftdrucksignal durch das Strömen der Luft durch eine Gewindestange erzeugt wird.