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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Luftdruckzufuhrventil für Bohrmaschinen mit
schrittweisem Vorschub.
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Bohrmaschinen mit schrittweisem Vorschub sind besonders konstruierte automatische
Bohrmaschinen. Bohrmaschinen mit schrittweisem Vorschub haben eine besondere
Anwendung bei exotischen Materialien oder wenn ein glattes, gerades Loch durch ein
Werkstück absolut wesentlich ist. Die breiteste Verwendung von Bohrmaschinen mit
schrittweisem Vorschub ist in der Luftfahrtindustrie.
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Die Theorie der Arbeitsweise von Bohrmaschinen mit schrittweisem Vorschub ist leicht
zu verstehen. Ein sich drehender Bohrer bewegt sich in das zu bohrende Werkstück,
dreht sich einige Umdrehungen, zieht sich dann aus dem Werkstück zurück. Der
Rückzug des sich drehenden Bohrers aus dem Werkstück bewirkt, daß der durch den sich
drehenden Bohrer gebildete Span von dem Werkstück abbricht und aus dem teilweise
gebohrten Loch entfernt wird. Da der sich drehende Bohrer wiederholt zu dem
Werkstück zurückkehrt, bis das Loch vollständig gebohrt ist, ist das Verfahren als Bohren mit
schrittweisem Vorschub bekannt geworden.
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Um zu gewährleisten, daß der sich drehende Bohrer richtig in das teilweise gebohrte
Loch in dem Werkstück geführt wird, geht der sich drehende Bohrer durch eine
Bohrhülse hindurch. Die Bohrhülse wird an ihrem Ort durch eine Vorrichtung gehalten. Die
Vorrichtung wiederum ist an dem Werkstück befestigt. Die Drillhülse stellt eine genaue
Positionierung des sich drehenden Bohrers jedesmal sicher, wenn er in das teilweise
gebohrte Loch wieder eintritt.
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Bohrmaschinen mit schrittweisem Vorschub nach dem Stand der Technik sind entweder
pneumatisch oder elektrisch betrieben worden. Diese Bohrmaschinen mit schrittweisem
Vorschub nach dem Stand der Technik weisen alle einige Dinge gemeinsam auf.
Erstens umfassen sie einen Motor und ein Getriebe, um den Bohrer zu drehen. Dies wird
üblicherweise eine Getriebemotorhülse genannt. Zweitens umfassen sie ein System, um
den sich drehenden Bohrer vorwärtszubewegen und zurückzuziehen. Drittens umfassen
sie ein System, um die Position und die Geschwindigkeit des sich drehenden Bohrers in
bezug auf das Loch in dem Werkstück zu steuern. Dies wird üblicherweise eine
Vorschubsteuereinrichtung genannt. In Bohrsystemen mit schrittweisem Vorschub ist die
Vorschubsteuerungsvorrichtung die kritischste. Gerade dieses System beherrscht den
Vorschub des sich drehenden Bohrers. Diese Vorschubsteuerung des sich drehenden
Bohrers unmittelbar bevor er auf den Boden des teilweise gebohrten Loches stößt und
der tatsächliche Vorschub des sich drehenden Bohrers, während gerade Metall an dem
Boden des teilweise abgeschlossenen Lochs abgespant wird, ist wesentlich.
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Wegen der Komplexität von Bohrmaschinen mit schrittweisem Vorschub und den
Mechanismen, die verwendet werden, ihn zu steuern, befinden sich die meisten
Bohrmaschinen mit schrittweisem Vorschub in großen, festen Einrichtungen. Der Grund hierfür
ist, daß viele Durchschnittsfachmänner auf dem Gebiet glauben, daß, um ein gerades
Loch zu gewährleisten, die Getriebemotor-Hohlwelle und das System für den Vorschub
und den Rückzug des sich drehenden Bohrers in einer geraden Linie sein müssen. Eine
solche Konstruktion kann allgemein in US-A-4,123,188 gesehen werden.
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Die erste bedeutende Abweichung von der Konstruktion der geraden Linie erschien in
unserer US Anmeldung Nr. 114,954, die am 30. Oktober 1987 eingereicht wurde. Darin
war die Getriebemotor-Hohlwelle gegenüber der Mittellinie des Luftzylinders versetzt,
der den sich drehenden Bohrer vorschob und zurückzog. Diese Neuordnung des
Vorschub- und Rückziehmechanismus, versetzt gegenüber der Mittellinie des sich
drehenden Bohrers, verringerte stark die Länge und machte die Bohrmaschinen mit
schrittweisem Vorschub tatsächlich tragbar. Tragbare Bohrmaschinen mit schrittweisem Vorschub
haben eine besondere Anwendung, wenn es ein großes Werkstück gibt, das nicht zu
einer festen Einrichtung bewegt werden kann. Ein Beispiel eines solchen Werkstücks ist
ein Flugzeugflügel. Es ist bequemer, die Bohrmaschine mit schrittweisem Vorschub zu
dem Flügel zu transportieren, als den Flügel zu der Bohrmaschine mit schrittweisem
Vorschub zu bringen. Diese Notwendigkeit Bohrmaschinen mit schrittweisem Vorschub
leicht und schnell zu unterschiedlichen Werkstücken zu bewegen, hat einen
zunehmenden Bedarf an kleineren, tragbareren Bohrmaschinen mit schrittweisem Vorschub
erzeugt.
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Die Größe und das Gewicht sind bereits Schlüsselüberlegungen, wenn tragbare
Bohrmaschinen mit schrittweisem Vorschub ausgewählt werden. Der Grund hierfür ist, daß,
je kleiner die Größe und je geringer das Gewicht sind, um so größer die Venrwendbarkeit
der Bohrmaschine mit schrittweisem Vorschub ist. Deshalb besteht ein fortlaufendes
Bedürfnis, eine tragbare Bohrmaschine mit schrittweisem Vorschub zu entwickeln, deren
Größe und Gewicht klein genug sind, die Verwendung von Bohrtechniken mit
schrittweisem Vorschub zu ermöglichen, wo sie niemals vorher verwendet worden sind. Wie bei
vielen Leistungswerkzeugen sind kleine Größenverringerungen von großen
Schwierigkeiten bei der Konstruktion und Herstellung begleitet. Man muß erkennen, daß, während
die Größe und das Gewicht von Bohrmaschinen mit schrittweisem Vorschub zu
verringern, ein Konstruktionsziel ist, es bei der vorgesehenen Genauigkeit und der Qualität
des erzeugten Lochs keinen Kompromiß geben kann.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Luftdruckzufuhrventil zur Steuerung der
Arbeitsweise eines Kolbens eines Luftmotors in einer Bohrmaschine mit schrittweisem
Vorschub geschaffen, wobei das Ventil umfaßt: einen Steuerventilabschnitt, einen
Hauptventilabschnitt, der mechanisch mit dem Steuerventilabschnitt verbunden ist und eine im
wesentlichen längliche Kammer umfaßt, wobei die Kammer fünf Öffnungen aufweist, die
eine Öffnung zum Einlassen von Hochdruckluft, eine Schuböffnung und eine Einrichtung
zur Verbindung der Schuböffnung mit einer Schubseite des Kolbens, eine
Rückzugsöffnung und eine Einrichtung zum Verbinden der Rückzugsöffnung mit einer
Rückzugsseite des Kolbens, ein Paar Auslaßöffnungen umfassen, und ein Gleitelement, das zur
Bewegung innerhalb der Kammer konstruiert und angeordnet ist, wobei das Gleitelement
eine Außenwand aufweist, die eine Mehrzahl innerer Kammern innerhalb des
Gleitelements begrenzt, so daß, wenn das Gleitelement in einer ersten Position ist, die
Hochdruckluftöffnung mit der Schuböffnung verbunden ist und die Rückzugsöffnung mit einer
ersten Auslaßöffnung verbunden ist, und wenn das Gleitelement in einer zweiten
Position ist, die Hochdruckluftöffnung mit der Rückzugsöffnung verbunden ist und die
Schuböffnung mit einer zweiten Auslaßöffnung verbunden ist.
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Das Gleitelement des Ventils gemäß der Erfindung weist eine Außenwand auf, die eine
Mehrzahl innerer Kammer in ihr begrenzt. Eine solche Anordnung unterscheidet das
Luftdruckzufuhrventil der Erfindung von den Ventilen nach dem Stand der Technik, die
die Schieberkonstruktion verwenden (s. bspw. US 4354527 A).
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Ein besseres Verständnis der Arbeitsweise und Konstruktion der Bohrmaschine mit
schrittweisem Vorschub der vorliegenden Erfindung kann unter Bezugnahme auf die
Zeichnungen erhalten werden, in denen:
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Fig. 1 eine Zeit-Abstands-Kurve ist, die die Bewegung des sich drehenden
Bohrers einer typischen Bohrmaschine mit schrittweisem Vorschub zeigt;
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Fig. 2 die Kurve der UpM eines Zeitmotors während der Arbeitsweise der
Bohrmaschine mit schrittweisem Vorschub ist;
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Fig. 3 eine Rückansicht des laufbahnförmigen Kolbens ist, der in der
Bohrmaschine mit schrittweisem Vorschub verwendet wird, wobei das
Luftdruckzufuhrventil der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
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Fig. 4 eine Schnittansicht der Bohrmaschine mit schrittweisem Vorschub ist, die
das Luftdruckzufuhrventil der vorliegenden Erfindung verwendet;
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Fig. 5 eine Schnittansicht der Bohrmaschine mit schrittweisem Vorschub ist,
wobei das Ende der Kolbenstange gezeigt ist, das sich von der
Zufuhrsteuervorrichtung zusammen mit der Tiefeneinstellung und dem schnellen
Vorschubeinstellmechanismus erstreckt;
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Fig. 6 eine Schnittansicht ist, die, wie es gezeigt ist, zwischen den Punkten 6-6 in
Fig. 4 angeordnet ist, wobei der Luftlogikmodul einschließlich des
Leistungsventils, des Impulsventils und des Stopventils gezeigt ist; und
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Fig. 7 eine Schnittansicht an dem hinteren Ende der Bohrmaschine mit
schrittweisem Vorschub ist, wobei die Wechselwirkung der
Motor/Dämpfungsventilvorrichtung als Teil der Kolbenvorrichtung gezeigt ist und wie sie mit
dem Pfosten an dem hinteren Ende der Bohrmaschine mit schrittweisem
Vorschub wechselwirkt, wenn die Kolbenvorrichtung in der "Ausgangs-
Position" ist.
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Die folgenden Zeichnungen sind Schemata des pneumatischen Luftlogik-Steuersystems
der Bohrmaschine mit schrittweisem Vorschub, die das Druckluftzufuhrventil der
vorliegenden Erfindung verwendet. Jedes Schema umfaßt eine Bezeichnung, die die
verschiedenen Arbeitsparameter beschreibt, die durch den Luftfluß bewirkt werden, der in
dem Schema gezeigt ist. Zusätzlich zeigt jedes Schema die Position des sich
drehenden Bohrers in bezug auf das Werkstück und die Position des
Zufuhrsteuermechanismus. Wo es wegen der Klarheit notwendig ist, ist die Position der
Motor/Dämpfungsventilvorrichtung ebenfalls gezeigt.
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Fig. 8 stellt den Fluß in dem pneumatischen System dar, kurz nachdem die
Bohrmaschine mit schrittweisem Vorschub mit einer Druckluftversorgung
verbunden worden ist;
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Fig. 9 stellt den Fluß in dem pneumatischen System unmittelbar danach dar,
nachdem der "Start-Knopf" gedrückt worden ist;
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Fig. 10 stellt den Fluß in dem pneumatischen System dar, sobald ein schneller
Vorschub des sich drehenden Bohrers abgeschlossen worden ist und die
gesteuerte Zufuhr begonnen hat;
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Fig. 11 stellt den Fluß in dem pneumatischen System während des tatsächlichen
Bohrens unter gesteuerter Zufuhr dar;
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Fig. 12 stellt den Fluß in dem pneumatischen System dar, wenn der Bohrzyklus
abgeschlossen worden ist und der Rückzug des sich drehenden Bohrers
aus dem Werkstück heraus initiiert worden ist;
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Fig. 13 stellt den Fluß in dem pneumatischen System dar, während der Rückzug
auf mittlerer Höhe ist;
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Fig. 14 stellt den Fluß in dem pneumatischen System dar, wenn der Rückzugshub
abgeschlossen worden ist;
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Fig. 15 stellt den Fluß in dem pneumatischen System dar, wenn die
voreingestellte Bohrtiefe erreicht worden ist;
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Fig. 16 stellt den Fluß in dem pneumatischen System dar, nachdem die
voreingestellte Bohrtiefe erreicht worden ist und der Rückzug der Bohrmaschine
mit schrittweisem Vorschub auf halber Höhe ist;
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Fig. 17 stellt den Fluß in dem pneumatischen System dar, nachdem die
voreingestellte Bohrtiefe erreicht worden ist und der Rückzug der Bohrmaschine
mit schrittweisem Vorschub nahe seinem Ende ist;
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Fig. 18 stellt den Fluß in dem pneumatischen System dar, nachdem die
voreingestellte Bohrtiefe erreicht worden ist und der Rückzug abgeschlossen
worden ist; und
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Fig. 19 stellt den Fluß in dem pneumatischen System dar, nachdem das "Stop-
Signal" übermittelt worden ist.
Arbeits- und Konstruktionsbeschreibung
Allgemeiner Werkzeugbetrieb
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In Fig. 1 ist eine graphische Darstellung der Wegstrecke der Spitze eines sich
drehenden Bohrers in einer typischen Bohrmaschine mit schrittweisem Vorschub angegeben.
Da sich der drehende Bohrer in das Werkstück vorwärts bewegt und dann
zurückgezogen wird, ist die Kurve eine Reihe von Höckern. Die Höcker weiter rechts sind höher, da
die Wegstrecke der Bohrmaschine mit schrittweisem Vorschub zunimmt, wenn das
Loch, das gebohrt wird, tiefer wird.
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Während eines jeden Zyklus oder Schritts in das Werkstück bewegt sich der sich
drehende Bohrer etwas weiter in das Loch in dem Werkstück. Die Schritte sind
zeitgesteuert. Nach Ablauf einer voreingestellten Bohrzeit "T", wird der sich drehende Bohrer
vollständig aus dem teilweise gebohrten Loch zurückgezogen. Bohren und Rückzug,
Bohren und Rückzug setzten sich fort, bis die erwünschte Lochtiefe erreicht worden ist.
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Vom Punkt 0 bis zum Punkt 1 wird der sich drehende Bohrer schnell aus seiner
vollständig zurückgezogenen oder "Ausgangs-Position" in Richtung zu dem Werkstück
vorwärts bewegt. Vom Punkt 1 bis zum Punkt 2 wird die Geschwindigkeit der
Vorwärtsbewegung des sich drehenden Bohrers in Richtung zu dem Werkstück merklich
verlangsamt. Während dieser Periode wird die Bewegung des sich drehenden Bohrers von
einer schnellen Zufuhr auf eine voreingestellte Zufuhrgeschwindigkeit geändert, die
gesteuerte Zufuhr genannt wird. Das tatsächliche Bohren findet zwischen den Punkten 2
und 3 statt.
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Kein Bohren des Werkstücks findet unmittelbar nach dem Übergang zu der gesteuerten
Zufuhr statt, wenn der sich drehende Bohrer mit dem Werkstück nicht in Berührung ist;
statt dessen ist die Spitze des sich drehenden Bohrers gerade kurz vor der Berührung
des Bodens des teilweise gebohrten Lochs. Diese Periode der gesteuerten Zufuhr
verhindert, daß sich der sich drehende Bohrer in den Boden des Lochs einfrißt und den
Bohrer oder das Werkstück beschädigt. Diese geringe Entfernung zwischen dem
Anfang der gesteuerten Zufuhr des sich drehenden Bohrers zu dem Werkstück und der
tatsächlichen Berührung des sich drehenden Bohrers mit dem Werkstück ist auf dem
Gebiet als der "Rückstellungs"-Abstand bekannt geworden. Graphisch ist dies als die
Strecke "S" gezeigt. Man beachte, daß die gesteuerte Zufuhr etwas danach beginnt, wo
der vorhergehende Bohrzyklus verlassen worden ist.
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Vom Punkt 2 bis zum Punkt 3 findet das tatsächliche Bohren oder die
Materialentfernung von dem Boden des Lochs in dem Werkstück statt. Der tatsächliche Vorschub des
sich drehenden Bohrers in das Werkstück wird durch die Zufuhrsteuervorrichtung, die
Motorleistung und die Schubkraft geregelt. Man beachte, daß für jeden Bohrzyklus die
Zeit "T" die gleiche ist.
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Von Punkt 3 bis Punkt 4 zieht sich die Bohrmaschine mit schrittweisem Vorschub in die
"Ausgangs"-Position zurück, wenn der sich drehende Bohrer vollständig von dem
teilweise gebohrten Loch entfernt ist. Vom Punkt 4 bis 5 wird der Rückzug gedämpft, wenn
sich der Bohrer dem Ende seines Rückzughubs an der "Ausgangs"-Position nähert.
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Sobald ein Bohrzyklus und ein Rückzugszyklus abgeschlossen worden sind, beginnt der
Vorschubzyklus erneut mit einer Periode schneller Vorwärtsbewegung, der eine Periode
gesteuerter Zufuhr folgt, dann das tatsächliche Bohren des Werkstücks bei gesteuerter
Zufuhr während einer voreingestellten Zeitdauer, schneller Rückzug und Dämpfung am
Ende des Rückzugshubs.
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In Fig. 2 ist die Motordrehzahl mit der Bohrzeit verglichen. Man beachte, daß der Motor
von hoher Drehzahl auf niedrige Drehzahl in Abhängigkeit von der Position des sich
drehenden Bohrers schaltet. Die in Fig. 2 numerierten Punkte entsprechen den in Fig. 1
numerierten Punkten.
Allgemeine Konstruktion
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Die pneumatische Bohrmaschine 10 mit schrittweisem Vorschub, die das
Luftdruckzufuhrventil der vorliegenden Erfindung verwendet, umfaßt drei hauptsächliche
Untersysteme. Das erste Untersystem ist die Motor-Hülsenvorrichtung 100. Das zweite
Untersystem ist die Zufuhrsteuervorrichtung 200 und das dritte Untersystem ist das
Luftlogiksystem 300, um die schrittweisen Bohrzyklen zu beginnen, die tatsächliche Bohrzeit zu
steuern und das Bohren anzuhalten, wenn die verlangte Tiefe erreicht worden ist oder
wenn ein "Stop"-Signal übermittelt worden ist.
Motor-Hohlwellen-Vorrichtung
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In Fig. 4 kann man sehen, daß die Getriebemotor-Hülsenvorrichtung 100 aus einer
Druckluftmotorvorrichtung 102 besteht, die eine Mehrzahl Ventile 104 aufweist. An der
Vorderseite des Druckluftmotors 102 ist eine Getriebevorrichtung 106 befestigt, die die
Umdrehungen pro Minute UpM des Werkzeugs verringert und das auf den sich
drehen
den Bohrer 110 angewendete Drehmoment auf erwünschte Werte erhöht. Vor dem
Getriebe 106 befindet sich eine drehbare Bohrfuttereinheit 108, die den Bohrer 110 hält.
Zufuhrsteuerungsvorrichtung
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Die Zufuhrsteuerungsvorrichtung 200 steuert die Rate der Vorwärtsbewegung oder des
Vorschubs des sich drehenden Bohrers 110 in das Werkstück. Das Herz der
Vorschubsteuerungsvorrichtung 200 ist eine Kolben- und Zylindervorrichtung 201, um die
Vorschubrate des sich drehenden Bohrers 110 in Richtung zu dem Werkstück zu
regeln. Die Kolben- und Zylindervorrichtung 201 arbeitet, indem ein gesteuerter
hydraulischer Fluidfluß durch eine innere einstellbare Öffnung ermöglicht wird, um eine
gesteuerte Wegstreckenrate des internen Kolbens innerhalb des Zylinders 202 zu
ermöglichen. Eine Kolbenstange 204 erstreckt sich von dem Zylinder 202. Der Druck gegen
das Ende 205 der Kolbenstange 204 wirkt, den internen Kolben durch den Zylinder 202
hindurchzudrücken. Die gesteuerte Bewegungsstreckenrate des inneren Kolbens durch
den Zylinder 202 ist das, was verwendet wird, den Vorschub der Motor-
Hülsenvorrichtung 100 in Richtung zu dem Werkstück zu steuern. Solche Vorrichtungen
zur Vorschubsteuerung des Kolbens sind in dem US Patent Nr. 4,574,499 beschrieben.
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Für das Verständnis der Bohrmaschine 10 mit schrittweisem Vorschub der vorliegenden
Erfindung ist es wichtig, zu beachten, daß sich die Getriebemotor-Hülsenvorrichtung
100 und die Vorschubsteuerungsvorrichtung 200 zusammen als eine einzige Einheit mit
dem Kolben 152 bewegen. Die Getriebemotor-Hülsenvorrichtung, die
Vorschubsteuerungsvorrichtung und der Kolben 152 bilden eine Kolbenvorrichtung 150.
Luftlogikschaltung
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Die Luftlogikschaltung 300 steuert den Luftfluß, um: a) den Druckluftmotor 102 zu
betreiben, b) die Kolbenvorrichtung 150 vorwärtszubewegen und c) diejenigen anderen
Funktionen durchzuführen, die mit dem Bohren mit schrittweisem Vorschub verbunden
sind. Solche anderen Funktionen umfassen das Steuern der Bohrzeit, das Abschalten
der Bohrmaschine mit schrittweisem Vorschub, wenn die voreingestellte Lochtiefe
er
reicht worden ist, und die Start- oder Stopoperation der Bohrmaschine mit schrittweisem
Vorschub.
Werkzeuggehäuse
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Ein besseres Verständnis der druckluftbetriebenen Bohrmaschine 10 mit schrittweisem
Vorschub, die das Druckluftzufuhrventil der vorliegenden Erfindung verwendet, kann
durch eine Beschreibung ihrer Konstruktion erhalten werden. Die Hauptbauteile sind in
einem Gehäuse 12 enthalten. Das Gehäuse 12 stellt einen Weg für die
Kolbenvorrichtung 150 dar. In der Bohrmaschine mit schrittweisem Vorschub, die das
Druckluftzufuhrventil der vorliegenden Erfindung verwendet, bietet das Gehäuse 12 nicht nur einen
Weg für die Kolbenvorrichtung 150, sondern liefert auch die Bau- und Torsionshalterung
für die Getriebemotor-Hülsenvorrichtung 100. Ohne starke Konstruktions- und
Torsionshalterung ginge das Hauptmerkmal der Bohrmaschinen mit schrittweisem Vorschub,
genau gebohrte gerade und richtige Löcher, verloren.
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Vor diesem Abschnitt des Gehäuses 12, der die Getriebemotor-Hülsenvorrichtung 100
enthält, ist in Vorderabschnitt 112. Bei Bohrmaschinen mit schrittweisem Vorschub nach
dem Stand der Technik haben die Vorderabschnitte eine Konstruktionsvielfalt.
Üblicherweise sind sie so hergestellt, daß sie an der Vorderseite des Gehäuses austauschbar
sind. Diese austauschbaren Vorderabschnitte sind verwendet worden, um
Bohrmaschinen mit schrittweisem Vorschub an der Bohrhülse (nicht gezeigt) zu befestigen, durch
die hindurch der sich drehende Bohrer auf seinem Weg in das teilweise gebohrte Loch
hindurchgeht. Die Bohrhülse verriegelt das Werkzeug an der Befestigungsvorrichtung
und führt den sich drehenden Bohrer in das Werkstück.
Anpassungseinsatz
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In der Bohrmaschine 10 mit schrittweisem Vorschub, die das Druckluftzufuhrventil der
vorliegenden Erfindung verwendet, ist ein Anpassungseinsatz 114 in dem Ende 113 des
Vorderabschnitts 112 des Gehäuses 12 angeordnet, um eine Vielzahl unterschiedlicher
Bohrhülsen aufzunehmen. Infolgedessen ist die Notwendigkeit ausgeschlossen worden,
daß man eine Vielzahl Vorderabschnitte zur Verfügung haben muß, die an der
Vorder
seite der Bohrmaschine mit schrittweisem Vorschub ausgewechselt werden.
Verschiedene Größen Bohrhülsen können durch Wechseln des Anpassungseinsatzes 114
verwendet werden.
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Der Anpassungseinsatz 114 wird durch einen Bolzen 115 an seinem Ort gehalten. Der
Bolzen 115 befestigt den Anpassungseinsatz 114 an dem Gehäuse 12. Der
Anpassungseinsatz 114 enthält eine Mehrzahl Kanäle 117, von denen jeder den Bolzen 115
aufnehmen kann. Demgemäß kann der Anpassungseinsatz 114 von dem Vorderende
113 des Gehäuses 12 entfernt und rundherum in so vielen unterschiedlichen Positionen
innerhalb des Endes 113 eingestellt werden, wie es Kanäle 117 gibt. Diese Einstellung
ist wichtig, wenn die Position des Gehäuses 12 der Bohrmaschine 10 mit schrittweisem
Vorschub dadurch beherrscht wird, wie die Bohrhülse an der
Bohrbefestigungsvorrichtung angebracht wird, die an dem Werkstück befestigt ist.
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Wenn der Anpassungseinsatz 114 auf die richtige Position eingestellt worden ist, wird
der Bolzen 115 durch diesen Kanal 117 geschoben, der der erwünschten Position am
nahesten ist. Wenn der Bolzen 115 lose wird, zeigt sich der Bedienperson eine
Vibrationsbewegung der Bohrmaschine 10 mit schrittweisem Vorschub in bezug auf das
Werkstück. Der Anpassungseinsatz 114 kann lose werden, wird aber nicht von dem
Gehäuse 12 getrennt, da der Bolzen 115 in dem Kanal 117 bleibt. Das Lockern des
Bolzens 115 ermöglicht eine Biegung der Bohrmaschine mit schrittweisem Vorschub in
bezug auf die Befestigungsvorrichtung. Eine solche Vorrichtung ist für die Bedienperson
sichtbar. Wenn eine solche Befestigungsvorrichtung beobachtet wird, kann die
Bedienperson die Bohrmaschine 10 mit schrittweisem Vorschub sofort abschalten, um zu
gewährleisten, daß der Anpassungseinsatz 114 fest in dem Ende 113 des Gehäuses 12
angebracht ist. Demgemäß gibt es eine Sicht- und Berührungsangabe über die
Notwendigkeit einer mechanischen Einstellung der Bohrmaschine 10 mit schrittweisem
Vorschub, bevor unvollkommene Löcher gebohrt werden.
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Eine nähere Betrachtung des Anpassungseinsatzes 114 zeigt, daß er drei Dinge
ausführt. Erstens, er ermöglicht eine schnelle Anpassung von Bohrhülsen an die
Bohrmaschine 10 mit schrittweisem Vorschub. Bei Bohrmaschinen nach dem Stand der Technik
war es notwendig, den gesamten Vorderabschnitt auszuwechseln. Bei der
Bohrmaschine 10 mit schrittweisem Vorschub, die das Druckluftzufuhrventil der vorliegenden
Erfin
dung verwendet, ist es nur notwendig, den Bolzen 115 zu entfernen und den
Anpassungseinsatz 114 aus dem Gehäuse 12 herauszuziehen.
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Zweitens kann es bei Bohrmaschinen mit schrittweisem Vorschub nach dem Stand der
Technik notwendig sein, eine Einstellvorrichtung zwischen der Vorderseite der
Bohrmaschine und dem Vorderabschnitt anzubringen. Diese Einstellvorrichtung stellt sicher,
daß die Bohrmaschine mit schrittweisem Vorschub, bei der die Bohrhülse angebracht
ist, eng an der Bohrbefestigungsvorrichtung in verschiedenen Positionen angebracht
werden kann. Ein Beispiel eines Mehrpositions-Einstellverbinders ist in unserem US-A-
5281056 geoffenbart worden.
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In der Bohrmaschine mit schrittweisem Vorschub, die das Druckluftzufuhrventil der
vorliegenden Erfindung verwendet, besteht keine Notwendigkeit für einen Mehrpositions-
Einstellverbinder, da der Anpassungseinsatz 114 in dem Werkzeuggehäuse 12 in einer
Vielzahl Positionen eingebaut werden kann. Der Anpassungseinsatz 114 ermöglicht
auch, ein Schmiermittel auf den sich drehenden Bohrer 110 aufzubringen.
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Da der Anpassungseinsatz 114 ein solch einfaches Teil ist, kann er dauerhaft an häufig
verwendete Bohrhülsen angepaßt werden. Bei Bohrmaschinen nach dem Stand der
Technik war es notwendig, die Bohrhülsen von dem Vorderabschnitt abzumontieren. Die
relativ hohen Kosten von Vorderabschnitten verhinderten, eine Sammlung von
Vorderabschnitten aufzubauen. Eine solche Demontage der Bohrhülsen von den
Vorderabschnitten war üblicherweise wegen der hohen Drehmomente schwierig, die verwendet
werden, Bohrhülsen in Vorderabschnitte einzuschrauben. Diese hohen Drehmomente
ergaben einen Bruch bei Bohrmaschinen mit schrittweisem Vorschub, wenn die
Bohrhülsen entfernt wurden. Dieses Problem wird durch den Anpassungseinsatz 114 gelöst.
Kolbenvorrichtung
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Bei druckluftbetriebenen Bohrmaschinen mit schrittweisem Vorschub nach dem Stand
der Technik ist die Getriebemotor-Hülsenvorrichtung stabilisiert worden, indem sie mit
mehreren Lagern oder innerhalb eines Rohrs montiert wurde. Das während des
Bohrens erzeugte Drehmoment mußte durch einen Drehmomentgegenarm oder ein
Befestigungsteil aufgenommen werden. Vorschubsteuerungsvorrichtungen nach dem Stand
der Technik sind von den Getriebemotor-Hohlwellen getrennt gehalten und
üblicherweise in einer ortsfesten Position gehalten worden. In der druckluftbetriebenen
Bohrmaschine 10 mit schrittweisem Vorschub, die das Druckluftzufuhrventil der vorliegenden
Erfindung verwendet, erstreckt sich die Vorschubsteuerungsvorrichtung 200 von der
Kolbenvorrichtung 150 und bewegt sich tatsächlich zusammen mit der Getriebemotor-
Hülsenvorrichtung 100 hin und her, wenn die Getriebemotor-Hülsenvorrichtung 100
entweder zurückgezogen oder zu dem Werkstück vorwärts bewegt wird.
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Wie es vorhergehend angegeben worden ist, gibt es in der druckluftbetriebenen
Bohrmaschine 10 mit schrittweisem Vorschub der vorliegenden Erfindung zwei sich
bewegende Vorrichtungen, die Vorschubsteuerungsvorrichtung 200 und die Getriebemotor-
Hülsenvorrichtung 100. Diese zwei Vorrichtungen bewegen sich zusammen als eine
Einheit (Kolbenvorrichtung 150), da sie an einem einzigen Kolben 152 angebracht sind.
Eine Rückansicht des Kolbens 152 ist in Fig. 3 gezeigt. Luftdruck wird auf die Rück-
oder Schubseite 154 des Kolbens 152 aufgebracht, um die
Getriebemotor-Hülsenvorrichtung 100 und die Vorschubsteuerungs-Hülsenvorrichtung 200 vorwärtszubewegen.
Der Kolben 152 enthält ein Lager 444, das zur Halterung und Führung der
Vorrichtungen 100 und 200 innerhalb des Gehäuses 12 verwendet wird und auch wirkt, daß
während das tatsächlichen Bohrens erzeugte Drehmoment zu absorbieren.
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Die Verwendung des Kolbens 152 als eine Lagerhalterung zur
Getriebemotor-Hohlwellenstabilisierung ermöglicht, die Gesamtlänge der Bohrmaschine 10 mit schrittweisem
Vorschub zu verkürzen. Wegen der einheitlichen Anordnung und Form des Kolbens
152 besteht nur die Notwendigkeit eines einzigen vorderen Lagers 119. Die hintere
Halterung der gesamten Kolbenvorrichtung 150 ist durch die
Oberflächenwechselwirkung des Kolbenlagers 444 mit der Innenfläche 156 des Gehäuses 12 vorgesehen.
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Die Weite des Kolbens 152 und seine Form, eine Rennbahnform (Fig. 3) mit
kreisförmigen Abschnitten an beiden Enden und parallelen Flächen auf beiden Seiten, arbeiten
alle zusammen, um die sich bewegenden Vorrichtungen 100 und 200 zu stabilisieren.
Die Verwendung einer Rennbahnkonstruktion bringt die wirksamste Verwendung von
Kolbenfläche und Kolbenweite in einer kleinen Anordnung. Das Reaktionsdrehmoment
wird durch die Wechselwirkung des rennbahnförmigen Kolbens 152 mit dem Gehäuse
12 aufgenommen. Ein Teflon-Streifen 444 ist um den Umfang des Kolbens 152
gewickelt, um seine Bewegung durch das Gehäuse 12 hindurch zu erleichtern. Infolgedessen
sind jene zusätzlichen Bauteile, die in Bohrmaschinen nach dem Stand der Technik
verwendet wurden, um das Reaktionsdrehmoment aufzunehmen, entfernt worden.
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Die beträchtliche Länge der parallelen Seiten 151 des Kolbens 152 ermöglicht,
Torsionsreaktionskräften entgegenzuwirken, die durch das Bohrdrehmoment hervorgerufen
werden. Da sich die Vorschubsteuerungsvorrichtung 200 gegenüber der Mittellinie der
Getriebemotor-Hohlwelle 100 versetzt befindet, nimmt der Kolben 152 auch
Momentkräfte auf, die durch das Bohrmaschinendrehmoment erzeugt werden.
Rücksetzoperation
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Ein gesteuerter Vorschub ist zwischen den Punkten 2 und 3 in Fig. 1 gezeigt. Der
Anfangsabschnitt des gesteuerten Vorschubs, ungefähr 0,02 Inch, wird Rücksetzabstand
genannt. Dieser Abstand wird zu der Länge eines jeden Schritts hinzugefügt, so daß die
Bohrmaschine nicht genau zu der Stellt zurückkehrt, die sie verlassen hatte. Vielmehr
kehrt das Ende des sich drehenden Bohrers 110 zu einem Punkt zurück, der in dem
teilweise beendeten Loch weiter entfernt ist, als wo es bei dem vorhergehenden
Bohrzyklus begann, aber nur kurz davor, wo es den vorhergehenden Bohrzyklus beendete.
Rücksetzsteuerungsvorrichtungen, die die genaue Positionierung des sich drehenden
Bohrers ermöglichen, sind in unserem US-A-4,961,675 beschrieben.
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Die Rücksetzsteuerungsvorrichtung 220 ist an dem Ende des Zylinders 202 der
Vorschubsteuerungsvorrichtung 200 befestigt. Gegenwärtig bewegt sie sich als Teil der
Kolbenvorrichtung 150. Während des Betriebs der Bohrmaschine 10 mit schrittweisem
Vorschub wird die Kolbenstange 204 von der Rücksetzsteuerungsvorrichtung ergriffen,
wenn sich die Kolbenvorrichtung 150 zurückbewegt. Wenn die Bohrmaschine 10 mit
schrittweisem Vorschub arbeiten würde, ohne daß die Rücksetzsteuerungsvorrichtung
220 die Kolbenstange 204 ergriffen hätte, würde sich die Kolbenstange 204 vollständig
aus dem Zylinder 202 jedesmal heraus erstrecken, wenn die Kolbenvorrichtung 150 in
die "Ausgangs"-Position zurückgezogen wird. Nachdem die Bohrmaschine die Richtung
umgekehrt hat und begann, sich zurück zu dem Werkstück zu bewegen, wäre es
not
wendig, die Stange 204 die ganze Strecke zurück in den Zylinder 202 zu stoßen. Da
sich die Stange 204 nur mit einem langsamen gesteuerten Vorschub bewegen kann,
ging wertvolle Zykluszeit verloren. Um zu verhindern, daß dies auftritt und um eine
schnelle Bewegung des Vorschubmechanismus zu erleichtern, wenn es keine
Notwendigkeit eines gesteuerten Vorschubs gibt, ergreift die Rücksetzsteuerungsvorrichtung
220 die Kolbenstange 204, kurz nachdem die Kolbenvorrichtung 150 mit ihrem
Rückzugszyklus beginnt. Während des Rückzugs und des erneuten Vorschubs des Kolbens
150 ergreift die Rücksetzsteuerungsvorrichtung 220 die Kolbenstange 204. Wenn der
gesteuerte Vorschub beginnt, löst die Rücksetzvorrichtung 220 die Kolbenstange 204.
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Wenn sich der drehende Bohrer 110 in Richtung zu dem Werkstück vorwärts bewegt,
tritt der schnelle Vorschub auf, bis das Befestigungsteil 208 gegen den Stoßdämpfer 16
stößt. Die Rücksetzstrecke von ungefähr 0,02 Inch wird automatisch von dem
Vorschubstreckenpositionsspeicher subtrahiert, der durch die Rücksetzvorrichtung 220 der
Vorschubsteuerungsvorrichtung 200 bereitgestellt wird. Die Rücksetzstrecke wird
unmittelbar bei der Rücksetzsteuerungsvorrichtung 220 eingestellt. Demgemäß beginnt ein
langsamererer gesteuerter Vorschub, unmittelbar bevor der sich drehende Bohrer 110
den Boden des Lochs in dem Werkstück berührt. Von der "Ausgangs"-Position bis zu
dem Anfang des gesteuerten Vorschubs bewegen sich die Vorrichtungen 100 und 200
bei voller Geschwindigkeit in Richtung zu dem Werkstück. Die langsamerere gesteuerte
Vorschubrate nur zu verwenden, wenn es notwendig ist, verringert die Zeit, ein Loch zu
bohren.
Vorschubsteuerungsvorrichtung
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In vielen Bohrmaschinen mit schrittweisem Vorschub nach dem Stand der Technik ist
die Vorschubsteuerungsvorrichtung 200 entgegengesetzt zu der Richtung der
Bohrmaschinenbewegung ausgerichtet, so daß die Kraft gegen das Ende 205 der Kolbenstange
204 durch die Berührung mit Reaktionskomponenten hervorgerufen wird, die die Motor-
Hülsenvorrichtung 100 zu dem Werkstück vorwärts bewegt. In dem Werkzeug, das das
Luftdruckzufuhrventil der vorliegenden Erfindung verwendet, ist die Basis 203 des
Zylinders 202 mit dem Kolben 152 verbunden. Durch Verwendung dieser Anordnung berührt
das Befestigungsteil 208, das an der sich bewegenden Kolbenstange 204 angebracht
ist, das Gehäuse 12. Des weiteren wird in vielen Luftdruckbohrmaschinen mit
schrittwei
sem Vorschub nach dem Stand der Technik der Zylinder 202 ortsfest gehalten, und ein
mit dem Kolben oder der Getriebemotor-Hohlwelle verbundenes Teil berührt das Ende
der Kolbenstange, um einen gesteuerten Vorschub zu veranlassen. Der Hauptpunkt,
eine Bewegung der Vorschubsteuerungs-Hülsenvorrichtung 200 zu erlauben, ist die
Verwendung des rennbahnförmigen Kolbens 152 in der Kolbenvorrichtung 150 und daß
der Kolben 152 als die hintere Lagerung für die Getriebemotor-Hülsenvorrichtung 100
und für die Vorschubsteuerungsvorrichtung 200 wirkt.
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Die kombinierte Getriebemotor-Hülsenvorrichtung 100 und die
Vorschubsteuerungsvorrichtung 200 bewegen sich als Kolbenvorrichtung 150 vorwärts, bis das Befestigungsteil
208 für den schnellen Vorschub das Vorderende 14 des Gehäuses 12 berührt. Zur
Dämpfung dieser Berührung des Befestigungsteils 208 mit dem Gehäuse 12 dient der
Dämpfer 16 (siehe Fig. 4 und 5).
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Wenn immer das Befestigungsteil 208 zum schnellen Vorschub gegen den Dämpfer 16
stößt, wird die Bewegung der Getriebemotor-Hülsenvorrichtung 100 in Richtung zu dem
Werkstück auf eine gesteuerte Geschwindigkeit verlangsamt. Wie es in Fig. 1 gezeigt
ist, tritt dieser gesteuerte Vorschub der Getriebemotor-Hülsenvorrichtung 100 zwischen
den Punkten 1 und 2 (kein Bohren) und den Punkten 2 und 3 (Bohren) in der
Zeit-Abstands-Kurve auf. Die Geschwindigkeit des sich drehenden Bohrers 110 bei dem
gesteuerten Vorschub, der beginnt, bevor der sich drehende Bohrer 110 gegen den
Boden des Loches in dem Werkstück stößt, ist merklich langsamer als die Geschwindigkeit
des sich drehenden Bohrers 110 bei der schnellen Vorschub- und schnellen
Rückzugsbetriebsart.
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Sobald das Befestigungsteil 208 für den schnellen Vorschub gegen den Dämpfer 16
stößt, werden die gesamten Kräfte, die von dem Kolben 152 erzeugt werden, auf die
Kolbenstange 204 aufgebracht, so daß bewirkt wird, daß die Kolbenvorrichtung 150 in
einen gesteuerten Vorschub eintritt, bevor der sich drehende Bohrer 110 tatsächlich mit
dem Boden des Lochs in Berührung kommt. Deshalb findet irgendeine Störung oder
Bewegung von Teilen innerhalb der Bohrmaschine 10 mit schrittweisem Vorschub vor
einer Berührung des sich drehenden Bohrers 110 mit dem Boden des teilweise
gebohrten Lochs in dem Werkstück statt. Bei einigen Bohrmaschinen mit schrittweisem
Vorschub nach dem Stand der Technik war die Störung oder Bewegung von Teilen für den
Benutzer visuell offensichtlich, wenn die Bohrmaschine in den gesteuerten Vorschub
überging. Trotz der Tatsache, daß die Gesamtqualität nicht beeinträchtigt wurde, blieb
diese sichtbare Bewegung des Werkzeugs bei vielen Benutzern
konzentrationshindernd. Die Ausgestaltung der Bohrmaschine 10 mit schrittweisem Vorschub, die das
Luftdruckzufuhrventil der Erfindung verwendet, verringert stark das Maß der
Sichtstörung vor dem Bohren.
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Eine Vorbelastung der Bohrmaschinenkonstruktion mit schrittweisem Vorschub vor dem
Bohren ist besonders wichtig, da der Zweck des Bohrens mit schrittweisem Vorschub ist,
das Bohren eines genauen, wahren, glatten Lochs zu gewährleisten. Es ist auch sehr
wichtig, in den gesteuerten Vorschub einzutreten, bevor der Bohrer 110 mit dem Boden
des Lochs in Berührung kommt. Wenn die auf den Kolben 152 wirkenden Kräfte zuerst
auf das Werkstück durch Berührung des sich drehenden Bohrers 110 mit dem Boden
des Lochs, das gebohrt wird, übertragen würden, würden die Störung und Bewegung
der verschiedenen Teile innerhalb der Bohrmaschine 10 und der
Befestigungsvorrichtung und des Werkstücks ein ungenaues Loch bewirken. Dies könnte auch eine
physikalische Beschädigung des Bohrers 110, des Werkstücks und der
Befestigungsvorrichtung hervorrufen. Demgemäß ist es notwendig, sicherzustellen, daß diejenigen Kräfte,
die in der Bohrmaschine 10 erzeugt werden und eine Bewegung, Störung oder Bruch
von Teilen hervorrufen, auf die Kolbenstange 204 aufgebracht werden, bevor der sich
drehende Bohrer 110 an dem Boden des Lochs in dem Werkstück eingreift.
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Kurz nach Beginn des gesteuerten Vorschubs des sich drehenden Bohrers 110 beginnt
das tatsächliche Bohren, d. h., die Entfernung von Metall aus innerhalb des Lochs in
dem Werkstück. Diese Periode ist zwischen den Punkten 3 und 4 in dem
Zeit-Entfernungs-Diagramm in Fig. 1 gezeigt. Die tatsächlichen Bohrintervalle werden nur durch
die Bohrzeit gesteuert. Die Bohrzeit wird gemessen und durch eine
Vorschubzeitgeberschaltung 350 in der Luftlogikschaltungsvorrichtung 300 gesteuert.
Einstellungen
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Sechs Einstellungen können bei der Bohrmaschine 10 mit schrittweisem Vorschub
gemacht werden. Die gesteuerte Vorschubrate wird durch Einstellung der
Bewegungsstrecke der Kolbenstange 24 mittels des Einstellknopfes 305 geregelt. Der
Rücksetzab
stand wird unmittelbar am Punkt 221 bei der Rücksetzsteuerungsvorrichtung 220
eingestellt. Die schnelle Vorschubstrecke wird durch den Drehknopf 207 eingestellt. Die
Bohrtiefe wird durch Drehen der Stange 212 eingestellt.
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Wie es vorhergehend erläutert wurde, ist die radiale Positionierung der Bohrmaschine
10 mit schrittweisem Vorschub in bezug auf das Werkstück von der Position des
Anpassungseinsatzes 114 in bezug auf den Vorderabschnitt 112 des Gehäuses 12 abhängig.
Wie es unten erläutert wird, wird die Vorschubzeit durch Einstellung des Ventils 312
eingestellt.
Schnelle Vorschubeinstellung
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Die Getriebemotor-Hülsenvorrichtung 100 und die Vorschubsteuerungsvorrichtung 200
bewegen sich relativ zu dem Gehäuse 12. Die Kolbenstange 204 und die
Schnellvorschub-Einstellvorrichtung 206 bewegen sich auch relativ zu dem Zylinder 202 der
Vorschubsteuerungsvorrichtung 200. In der Bohrmaschine mit schrittweisem Vorschub, die
das Druckluftzufuhrventil der vorliegenden Erfindung verwendet, weist die Kolbenstange
204 ein Befestigungsteil 208 für einen Schnellvorschub auf, der an ihrem äußeren Ende
205 angebracht ist. An dem Befestigungsteil 208 für einen Schnellvorschub ist eine
lange Gewindestange 209 befestigt, die zusammen mit dem Einstellknopf eine
Schnell-Vorschub-Einstellvorrichtung 206 umfaßt.
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Die Schnellvorschubstrecke, die von der Kolbenvorrichtung 150 zurückgelegt wird, wird
durch Drehen des Knopfes 207 gesteuert. Der Knopf 207 ändert die effektive Länge der
Gewindestange 209. Diese Einstellung steuert die Größe des Zwischenraums zwischen
dem Ende der Kolbenstange 204 und dem Dämpfer 16 in dem Gehäuse 12. Wenn man
den Zwischenraum kleiner macht, verringert dies die Größe des Schnellvorschubs der
Kolbenvorrichtung 150, während eine Vergrößerung der Zwischenraumgröße die Größe
des Schnellvorschubs der Kolbenvorrichtung 150 erhöht. In der Bohrmaschine 10 mit
schrittweisem Vorschub ist der Schnellvorschubhub von 0 bis 3 Inches oder vollem Hub
einstellbar.
Bohrtiefeneinstellung
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Die Bohrtiefensteuerstange 212 ermöglicht die Einstellung der Bohrtiefe von 0 bis 3
Inches. Die Längeneinstellung der Stange 212 von Hand ermöglicht, daß ihr Ende 213
das Tiefensteuerventil 308 berührt. Eine Berührung mit dem Ventil 308 bewirkt, daß ein
Signal übermittelt wird, das die Einheit in die "Ausgangs"-Position zurückbringt. Dies
schaltet den Betrieb der Bohrmaschine 10 mit schrittweisem Vorschub ab, wenn die
voreingestellte Bohrtiefe erreicht worden ist. Wie es in der Beschreibung der
schematischen Zeichnungen erklärt ist, wirkt die Tiefeneinstellhülse 500 auch als ein Ventil.
Wenn das Loch 501 mit der Kammer 502 in Verbindung ist, geht Druckluft durch das
Loch 503 hindurch und dann über das Gehäuse 12 zurück zu der Luftlogikschaltung
300. Wennimmer sich die Getriebemotor-Hohlwelle 100 in ihre vollständig
zurückgezogene Position bewegt, gibt es ein Luftdrucksignal von dem Druck auf der Rückzugs-
oder Vorderseite des Kolbens 152 durch die Tiefensteuerstange 212 und zurück zu der
Luftlogikschaltung 300.
Gesteuerte Vorschubeinstellung
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Die Steuerung der Vorschubgeschwindigkeit der Kolbenvorrichtung 150 bei
gesteuertem Vorschub wird durchgeführt, indem die Einstellung 305 gedreht wird. Um zu
gewährleisten, daß die Einstellung 305 nicht verfälscht wird, ist die Einstellung 305 durch eine
schmale Abdeckung 306 geschützt. Eine Noniusskala wird als Bezug verwendet, um die
Geschwindigkeit einzustellen, mit der sich die Bohrmaschine 10 mit schrittweisem
Vorschub während des gesteuerten Vorschubs vorwärtsbewegt. Diese Einstellung ändert
die Größe des gesteuerten Hydraulikfluidflusses um den internen Kolben in dem
Zylinder 202 der Vorschubsteuerungsvorrichtung 200 herum.
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Die Bohrzyklen in das und aus dem Werkstück setzen sich fort, bis ein Tiefensignal von
dem Ventil 308 übermittelt wird oder ein Stopsignal durch Niederdrücken des Knopfes
310 übermittelt wird. Wenn das Loch in dem Werkstück tiefer wird, werden die
Vorschübe länger, da sich das Werkzeug über eine größere Strecke zwischen dem Ausgang
und dem Anfang des gesteuerten Vorschubs bewegen muß. Demgemäß wird die
Anzahl der Schritte pro Sekunde des Werkzeugs in der Zahl, wegen der größeren Strecke
verringert, die die Hülsenvorrichtung zwischen jedem Schritt zurücklegen muß. Die
Schrittzeit muß von der Bohrzeit unterschieden werden, weil das Ventil 312, das die
Zeitgeberschaltung startet, nur bei gesteuertem Vorschub eine gleiche Bohrzeit für
jeden Schritt gewährleistet.
Zerlegung und Wartung
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Die Zerlegung der Bohrmaschine 10 mit schrittweisem Vorschub ist wegen ihrer
modularen Konstruktion einfach gemacht. Die gesamte Einheit der Getriebemotor-
Hülsenvorrichtung 100 kann aus dem Gehäuse 12 als Einheit herausgenommen
werden. Dies wird durchgeführt, indem zuerst der Anpassungseinsatz 114 entfernt wird,
dann die Schrauben 145 und 146 gelöst werden, und die Platte 447 gedreht wird, um
Zugang zu der Motorschraube 448 zu erhalten. Die Motorschraube 448 und der Bohrer
110 werden dann entfernt. Indem eine lange Stange in dem Bohrfutter 108 verriegelt
wird, kann die Getriebemotor-Hülsenvorrichtung nun aus dem Gehäuse 12
herausgezogen werden. Ein verringerter Durchmesser an dem Vorderrand der Hülsenvorrichtung
100 erleichtert den Durchgang der Getriebemotor-Hülsenvorrichtung 100 an den
Dichtungen 111 in dem Gehäuse 12 vorbei.
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Eine Wartung der Vorschubsteuerungsvorrichtung 200 wird durchgeführt, indem die
Rückkappe 26 entfernt wird, nachdem die Getriebemotor-Hülsenvorrichtung 100 aus
dem Gehäuse 12 entfernt worden ist. Die Vorschubsteuerungsvorrichtung 200 wird als
Einheit auf der Rückseite der Bohrmaschine 10 entfernt. Da keine getrennten inneren
Schlauchverbindungen verwendet werden, Luftsignale für die Rücksetzvorrichtung 220
bereitzustellen, werden die Zerlegung und ein nachfolgender Wiederzusammenbau
ohne weiteres erreicht. Getrennte Schlaucheinrichtungen, um Luft der Rücksetzvorrichtung
220 zuzuführen, werden beim Stand der Technik angetroffen. In der Bohrmaschine 10,
die das Luftdruckzufuhrventil der vorliegenden Erfindung verwendet, wird der Luftfluß,
der der Rücksetzsteuerungsvorrichtung 220 mitteilt, ihren Eingriff an der Kolbenstange
204 zu lösen, für die Rücksetzvorrichtung 220 innerhalb des Gehäuses 12 bereitgestellt.
Luftfluß im allgemeinen
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Luft tritt in die Bohrmaschine 10 mit schrittweisem Vorschub durch die Unterseite des
Handgriffs 20 ein. Die Luft geht dann durch ein nasses Schaumsiebfilter 22 hindurch
und tritt in beide Betriebssysteme 100 und 200 und in die Luftlogikschaltung 300 ein.
Dies ändert den Zustand des Hauptventils 304, wodurch das Antriebsventil 318
verschoben wird. Die Getriebemotor-Hülsenvorrichtung 100 und die
Vorschubsteuerungsvorrichtung 200 bewegen sich dann zusammen als Kolbenvorrichtung 150 vorwärts. Die
Bedienperson wird durch den Einstellknopf 207 in der Vorrichtung 206 bereits bestimmt
haben, ein wie großer Schnellvorschub der Bohrmaschine mit schrittweisem Vorschub
erwünscht ist, d. h., wie weit sich die Bohrmaschine 10 mit schrittweisem Vorschub mit
einer schnellen Rate vorwärts bewegt, bevor die Geschwindigkeit auf den gesteuerten
Vorschub verlangsamt wird.
Luftlogikschaltung
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Die Druckluft-Logiksteuerschaltung 300 beherrscht die Arbeitsweise der Bohrmaschine
10 mit schrittweisem Vorschub, die das Luftdruckzufuhrventil der vorliegenden Erfindung
verwendet. Im allgemeinen befindet sich die Luftlogikschaltung 300, wie es in den Fig. 4
und 6 gezeigt ist, entlang jenen internen Abschnitten des Gehäuses 12. Es ist wichtig,
zu beachten, daß sich die Luftlogikschaltung 300 von einer Steuerschaltung für eine
Bohrmaschine mit schrittweisem Vorschub nach dem Stand der Technik in bezug auf
mehrere Hauptsachen unterscheidet. Insbesondere führt das Haupt/Startventil 302
mehrere Funktionen aus. Das Betriebsventil 318 ist so ausgelegt, daß es ein großes
Luftvolumen durch einen kleinen Raum hindurch läßt. Die Konstruktion dieses Ventils
wird später beschrieben. Dem Motor 102 wird Hochdruckluft durch das Gehäuse 12 und
die Motor/Dämpfungsventilvorrichtung 160 in der Kolbenvorrichtung 150 zugeführt. Der
gleiche Luftfluß, der die Kolbenvorrichtung 150 bewegt, betreibt auch den Motor 102.
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Wenn die Bohrmaschine mit schrittweisem Vorschub zuerst mit einer
Hochdruckluftversorgung verbunden wird, wird ein Luftimpuls durch das Impulsventil 314 durch das
System 300 hindurchgeschickt, um zu gewährleisten, daß das Betriebsventil 318 und das
Hauptventil 304 zur Sicherheit der Bedienperson in ihren Auszustand bewegt sind. Die
Kolbenvorrichtung 150 wird in ihre vollständig zurückgezogenen oder
"Ausgangs"-Position bewegt.
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Um den Betrieb der Bohrmaschine 10 mit schrittweisem Vorschub zu starten, drückt die
Bedienperson den Startknopf 302. Bevor der Startknopf 32 gedrückt wird, hält die
Hochdruckluft, die auf die Rückzugsseite 158 des Kolbens 152 wirkt, den Kolben 152 in
seiner voll zurückgezogenen Position. Das Drücken des Startknopfs 302 bewirkt, daß sich
der Schieber innerhalb des Hauptventils 304 bewegt. Druckluft fließt nun zu dem
Steuerventil 320. Das Betriebsventil 318 wird durch das Steuerventil 320 so verschoben, daß
Hochdruckluft auf die Schubfläche 154 des Kolben 152 aufgebracht wird. Dies bewirkt,
daß sich die Getriebemotor-Hülsenvorrichtung 100 und die
Vorschubsteuerungsvorrichtung 200 zusammen als Kolbenvorrichtung 150 in Richtung zu dem Werkstück mit
schneller Geschwindigkeit bewegen.
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Hochdruckluft wird dem Motor 102 über die Öffnung 600 zugeführt. Der Grund ist, weil
das Halteteil 23, das die Kugel 161 in dem Motor/Dämpferventil 160 positioniert, von
seinem Sitz 162 entfernt wird und sich durch den Hohlraum 153 bewegt. Hochdruckluft
wird dann dem Motor 102 und der Schubseite 154 des Kolbens 152 durch das Halteteil
23 hindurch zugeführt. Die Kolbenvorrichtung 150 bewegt sich schnell vorwärts, bis das
Befestigungsteil 208 den Dämpfer 16 an dem Gehäuse 12 berührt. Das Ventil 312 für
eine gleiche Bohrzeit wird durch die Berührung der Schelle 205 der Stange 204 nun
aktiviert. Dies startet die Zeitgebervorrichtung 350 der Bohrmaschine mit schrittweisem
Vorschub. Das Bohren setzt sich fort, bis die bei dem Schrittzeitgeber eingestellte Zeit
abläuft und ein Beendigungssignal für einen Schrittzyklus erzeugt wird. Dies teilt den
Abschluß des Schrittzyklus mit, indem das Schrittschaltventil 352 verschoben wird. Der
Abschluß des Schrittzyklus verschiebt das Betriebsventil 318, so daß der Luftfluß zu der
Rückzugsseite 158 des Kolbens 152 geändert wird. Die Kolbenvorrichtung 150 kehrt in
ihre "Ausgangs"-Position zurück.
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Die Schrittzeitgeberschaltung 350 und das Hauptventil 304 steuern den Schrittbetrieb.
Das Starten des Betriebs der Bohrmaschine 10 mit schrittweisem Vorschub schickt ein
Signal, um das Antriebsventil 318 zu verschieben, und sperrt jedes Signal, zu der
Rücksetzvorrichtung 220 zu gehen, so daß sie nicht aktiviert wird, wenn die
Kolbenvorrichtung 150 in ihre voll zurückgezogenen oder zur "Ausgangsposition" zurückkehrt. Das
Verschieben des Hauptventils 304 schickt Luft zu dem Antriebsventil 318 und von der
Rücksetzvorrichtung 220 fort. Wenn die Kolbenvorrichtung 150 zum "Ausgang"
zurückkehrt, geht Hochdruckluft durch die Öffnungen 501 und 502 der Tiefenhülse 500
hin
durch und schickt ein Luftsignal durch das Gehäuse 12 hindurch zu dem
pneumatischen Steuerlogiksystem 300, wodurch der Kolbenvorrichtung 150 ermöglicht wird, sich
erneut zu dem Werkstück zurückzubewegen. Solange das Hauptventil 304 in der die
"Betriebs"-Position verschoben bleibt, wird der schrittweise Vorschub fortgesetzt, bis er
durch Betätigung des Tiefenventils 308 oder Betätigung des Stopventils 316 durch
Niederdrücken des Knopfes 310 angehalten wird. Um eine Dämpfung am Ende der
Rückwärtsbewegung der Kolbenvorrichtung 150 bei ihrem Rückzugszyklus zu unterstützen,
ist das Motor/Dämpfungsventil 160 in dem Kolben 152 angeordnet und wirkt mit dem
Halteteil 23 zusammen, der an einer Rückkappe 26 befestigt ist, um den Luftauslaßfluß
aus dem Durchgang 27 innerhalb des Halteteils 23 zu begrenzen.
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Man beachte, daß es einen wesentlichen Unterschied zwischen den Flächen gibt, die für
die Druckluft verfügbar sind, um auf die Schubseite 154 des Kolbens 154 zu wirken,
verglichen mit der Rückzugsseite 158 des Kolbens 152. Eine
Geschwindigkeitsverringerung am Ende des Rückzugshubs des Kolbens 152 gibt es wegen der
Luftkomprimierung zwischen der Schubseite 154 des Kolbens 152 und der Rückkappe 26. Die
Dämpfungsgröße wird durch das Halteteil 23 gesteuert, das an der Rückkappe 26 befestigt ist.
Das Halteteil 23 setzt das Motor/Dämpfungsventil 160 zurück und schließt den
Durchgang 27. Das Schließen des Durchgangs 27 beschränkt den Luftauslaß und erzwingt
demgemäß ein schnelles Abbremsen der Kolbenvorrichtung 150 bei ihrem
Rückzugshub.
Luftlogikschemata
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Ein noch besseres Verständnis der Luftlogikschaltung 300 der Bohrmaschine 10 mit
schrittweisem Vorschub der vorliegenden Erfindung kann unter Bezugnahme auf die
schematischen Zeichnungen gewonnen werden. Eine Tabelle erscheint bei jedem
Schema, um die Arbeitsparameter zu zeigen. Des weiteren sind schematische
Darstellungen der Position des sich drehenden Bohrers 110 in bezug auf das Werkstück und
der Position der Schelle 208 in bezug auf den Dämpfer 16 gezeigt. Der Zustand des
Motor/Dämpfungsventils 160 ist auf der rechten Seite des Schemas gezeigt.
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Ein besseres Verständnis der schematischen Zeichnungen kann erhalten werden, wenn
das Impulsventil 314, die Wechselventile 401, 402, 403 und das Stopventil 330 als ein
Steuermodul gruppiert werden. Das Hauptventil 304, die
Rücksetzsteuerungsvorrichtung 220 und das Antriebsventil 318 werden am besten verstanden, wenn sie als ein
Betriebsmodul gruppiert werden. Eine Gruppierung des Motor/Dämpfungsventils 160
und der Tiefensteuerstangenventilvorrichtung als ein Betriebsmodul und die
Gruppierung des Ventils 312 für eine gleiche Bohrzeit der Schrittzeitgebervorrichtung 350 und
des Tiefensteuerventils 308 als Bohrmodul können denen helfen, die mit pneumatischer
Schaltung vertraut sind.
Anfangsverbindung mit der Luftversorgung
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Fig. 8 zeigt die Arbeitsweise der Bohrmaschine 10 mit schrittweisem Vorschub nach
ihrer Anfangsverbindung mit einer Hochdruckluftquelle 900. Die meiste Zeit ist die
Kolbenvorrichtung 150 in ihrer "Ausgangs"-Position, wenn sie an die Hochdruckluft 900
angeschlossen ist. Wenn sie nicht in der "Ausgangs"-Position ist, wird die
Kolbenvorrichtung 150 schnell in die "Ausgangs"-Position zurückgezogen, während sich der Motor
112 bei niedriger Drehzahl dreht. Sobald er in der "Ausgangsposition" ist, wird der Motor
102 abgeschaltet. In Fig. 8 kann man sehen, daß die Hochdruckluft zuerst durch das
Impulsventil 314 hindurch übertragen wird. Die Konstruktion des Impulsventils 304 ist
unten beschrieben. Der Luftflußimpuls bewegt die Wechselventile 401, 402 und 403 und
führt das Hauptventil 314 und das Arbeitsventil 318 in ihre geschlossenen Positionen
zurück. Hochdruckluft fließt durch das Arbeitsventil 318, wobei die Kolbenvorrichtung
150 in ihre vollständig zurückgezogene oder "Ausgangs"-Position gedrückt wird. Die
Hochdruckluft von der Rückzugsseite 158 des Kolbens 152 geht auch durch die
Tiefenhülse 500 über die Öffnung 501 und 503 hindurch und dann durch das Hauptventil 304
zu der Rücksetzsteuerungsvorrichtung 220, wodurch bewirkt wird, daß sie ihren Eingriff
an der Kolbenstange 204 löst. Die Kolbenvorrichtung 150 ist nun in ihrer "Ausgangs"-
oder voll zurückgezogenen Position, und der sich drehende Bohrer 110 ist vollständig
außerhalb des Werkstücks W. In dem Motor/Dämpfungsventil 116 sperrt die Position
der Kugel 161 gegen das Halteteil 23 den Luftfluß zu dem Motor 102 durch den
Durchgang 27, sobald die Kolbenvorrichtung 150 in der "Ausgangs"-Position ist.
Drücken des Startknopfes
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Fig. 9 beschreibt die Arbeitsweise des Werkzeugs nach dem Niederdrücken des
Startknopfes 302. Das Niederdrücken des Startknopfes 302 verschiebt mechanisch das
Hauptventil 304. Dieses schaltet die Hochdruckluft, die dem Hauptventil 304 zugeführt
wird, von der Rücksetzvorrichtung 220 auf das Steuerventil 320 des Arbeitsventils 318.
Dieses schaltet das Arbeitsventil 318, das seinerseits Hochdruckluft zu dem
Motor/Dämpfungsventil 160 auf der Schubseite 154 des Kolbens 152 schickt.
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Dem Motor/Dämpfungsventil 160 zugeführte Luft wird durch die Öffnung 666 zu der
Schubseite 154 des Kolbens 152 bemessen. Dies bewirkt, daß sich der Kolben 152
vorwärtsbewegt. Wenn sich der Kolben 152 vorwärts bewegt, entfernt sich die Kugel
161 von dem Halteteil 23, wodurch ein Luftdurchgang durch das Motor/Dämpfungsventil
160 erlaubt wird, der bewirkt, daß sich der Motor 102 bei hoher Drehzahl dreht. Die
Bohrmaschine 10 mit schrittweisem Vorschub befindet sich nun in dem
Schnellvorschubzustand, wobei Luft von der Rückzugsseite 158 des Kolbens 152 durch das
Arbeitsventil 318 hindurch zu einem Auslaß fließt.
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Die Kolbenvorrichtung 150 wird schnell in Richtung zu dem Werkstück durch den vollen
Luftdruck vorwärts bewegt, der auf die Schubseite 154 des Kolbens 152 aufgebracht
wird. Die Druckluft, die bewirkte, daß die Rücksetzsteuerungsvorrichtung 220 die
Vorschubsteuerstange 204 am Ende des vorhergehenden Bohrzyklus freigibt, wird durch
das Hauptventil 304 zum Auslaß entlüftet.
Gesteuerte Vorschub und Anfang des Bohrzyklus
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Wie es in Fig. 10 gezeigt ist, hat die Kolbenvorrichtung 150 ihren Schnellvorschubzyklus
abgeschlossen und den gesteuerten Vorschub in das Werkstück W begonnen. Die
Schelle 208 ist mit dem Dämpfer 16 in Berührung. Die Position der Stange 209 ist
eingestellt worden, die Position des Befestigungsteils 208 zu steuern. Das Befestigungsteil
208 berührt das Ventil 312 für gleiche Bohrzeit oder das Vorschubzeitgeberventil.
Dieses schickt Hochdruckluft zu der Vorschubzeitgebervorrichtung 350.
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Druckluft fährt fort, den Kolben 152 vorwärtszubewegen und den Motor 102 zu hoher
Drehzahl anzutreiben. Der Bohrer 110 berührt das Werkstück W. Austrittsluft von der
Rückzugsfläche 158 des Kolbens 152 geht durch das Arbeitsventil 318 hindurch, um
ausgelassen zu werden, oder durch eine wahlweise Schmiereinrichtung 399 hindurch.
Gegebenenfalls geht dieser Fluß auf Null, um wirksam die wahlweise
Schmiereinrichtung 399 zu deaktivieren.
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Durch das einstellbare Ventil 313 in der Vorschubzeitgebervorrichtung 350 hindurch
fließende Luft beginnt, den Behälter 360 zu füllen. Um die Anzahl der Teile in der
Bohrmaschine 10 mit schrittweisem Vorschub zu verringern, ist der Behälter 360 durch
Ausarbeiten einer Tasche in einer der Verteilerplatten gebildet, die die Luftlogikschaltung
300 enthält. Die Zeit, die gebraucht wird, die Behälter 360 zu füllen, wird durch
Einstellung des veränderbaren Durchlaßventils 313 gesteuert. Dies bestimmt die Zeit des
gesteuerten Vorschubs. Langsames Füllen des Behälters 360 bedeutet eine längere
Dauer des gesteuerten Vorschubs und des tatsächlichen Bohrens. Schnelles Füllen des
Behälters 360 verringert die Zeit des gesteuerten Vorschubs und des tatsächlichen
Bohrens.
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Das Motor/Dämpfungsventil 160 ist vollständig von dem Halteteil 23 entfernt. Dies
ermöglicht einen maximalen Luftfluß zu dem Motor 102.
Bohrzyklus
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In Fig. 11 ist der Behälter 360 in der Vorschubzeitgebervorrichtung 350 nahezu mit Luft
durch das Ventil 312 gefüllt. Das Bohren des Werkstücks W wird fortgesetzt. Die
Bohrmaschine 10 mit schrittweisem Vorschub nähert sich dem Punkt, an dem der Rückzug
der Kolbenvorrichtung 150 beginnt. Hochdruckluft fährt fort, auf die Schubseite 154 des
Kolbens 152 zu wirken, und betreibt den Motor 102. Es gibt keine Änderung der
Arbeitsweise und Position des Motor/Dämpfungsventils 160 gegenüber der früheren Figur.
Rückzug beginnt
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In Fig. 12 ist der gesteuerte Vorschub- und Bohrzyklus abgeschlossen worden, da der
Behälter 360 auf einen ausreichend hohen Druck gefüllt worden ist, das
Vorschubverbindungsventil 352 umzuschalten. Dies ermöglicht, daß Hochdruckluft das
Wechselventil 403 zurückbringt und zu dem Steuerventil 320 fließt, damit das Antriebsventil 318
zurückkehrt. Als Ergebnis beaufschlagt nun Hochdruckluft die Rückzugsseite 158 des
Kolbens 152, wodurch die Kolbenvorrichtung 150 zurückgezogen wird.
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Das Schalten des Luftdrucks auf den Kolben 152 bewirkt, daß sich die Kugel 161 in dem
Motor/Dämpfungsventil 160 verschiebt. Dies beschränkt den Luftfluß zu dem Motor 102.
Eine Beschränkung des Luftflusses ändert die Drehzahl des Motors 102 von hoch auf
niedrig, wenn der Druck zu dem Motor 102 zunimmt, und nimmt auf der Schubseite 154
des Kolbens 152 ab. Eine geringere Motordrehzahl ergibt sich, weil der Fluß von der
Rückzugsseite 158 des Kolbens 152 zu dem Motor 102 durch eine kleine Öffnung
gesteuert wird, so daß ausreichend Luftdruck für den Kolben zurückbehalten wird, die
Kolbenvorrichtung 150 zurückzuziehen. Man muß sich daran erinnern, daß die effektive
Fläche auf der Rückzugsseite 158 des Kolbens 152 viel kleiner als die auf der
Schubseite 154 ist. Deshalb ist die Beibehaltung eines ausreichenden Luftdruck wesentlich, um
die Kolbenvorrichtung 150 zurückzuziehen. Wenn der Rückzugszyklus auftritt, wird der
Bohrer 110 aus dem Werkstück W herausgezogen und das Befestigungsteil 280
bewegt sich von dem Dämpfer 16 fort.
Rückzug wird fortgesetzt
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In Fig. 13 fährt die Hochdruckluft fort, die Rückzugsseite 158 des Kolbens 152 zu
beaufschlagen, da der Rückzugszyklus fortgesetzt wird. Der Bohrer 110 ist nun aus dem
Werkstück W herausgetreten und die Schelle 208 hat sich von dem Dämpfer 216
getrennt. Hochdruckluft geht durch das Loch 610 zu dem Motor/Dämpfungsventil 160
hindurch. Das Erfassen der Kolbenstange 204 in ihrer Rücksetzposition bewahrt die
Kolbenstange 204 und die Schelle 208 davor, sich zurück zu der Vorderseite der
Bohrmaschine 10 mit schrittweisem Vorschub auszudehnen. Auslaßluft aus dem gesteuerten
Volumen 360 in der Vorschubzeitgebervorrichtung 350 tritt durch das Ventil 312 für
gleiche Bohrzeit aus. Das Motor/Dämpfungsventil 160 bleibt in der gleichen Position wie bei
der vorhergehenden Figur.
Rückzugsabschluß
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In Fig. 14 ist der Rückzugszyklus nahezu abgeschlossen. Die Kolbenvorrichtung 150 ist
bereit, zurück zu dem Werkstück W bei Abschluß des Rückzugshubs zurückzukehren.
Hochdruckluft wirkt noch auf die Rückzugsseite 158 des Kolbens 152, so daß er
rückwärts gedrückt wird. Wenn die vollständige "Ausgangs"-Position erreicht ist, geht ein
Luftfluß durch die Löcher 501 und 503 über das Gehäuse 12 und das Hauptventil 304
zu dem Steuerventil 320 hindurch. Dies schaltet das Arbeitsventil 318, so daß die
Hochdruckluft erneut dem Motor 102 und der Schubseite 154 des Kolbens 152 zugeführt
wird.
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Das Halteteil 23 berührt die Kugel 161 in dem Motor/Dämpfungsventil 160, so daß die
Kugel 161 aus ihrem Sitz auf einer O-Ringdichtung 162 fortbewegt wird. Das Dämpfen
der Rückwärtsbewegung des Kolbens 152 wird durch die gesteuerte Entlüftung von Luft
durch die Öffnung 666 durchgeführt.
Bohrtiefe erreicht
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In Fig. 15 hat die Bohrmaschine 10 mit schrittweisem Vorschub ihre voreingestellte
Bohrtiefe erreicht. Die Schelle 208 ist mit dem Dämpfer 16 in Berührung. Der Bohrer
116 ist durch das Werkstück W hindurch gegangen. Die Tiefensteuerstange 212 berührt
das Tiefensteuerventil 308. Dies öffnet das Tiefensteuerventil 308 zu einer
Hochdruckluftquelle 900. Die Wechselventile 402 und 403 werden durch diesen Luftfluß neu
gesetzt. Dies bewirkt, daß das Hauptventil 304 und das Arbeitsventil 318 gerade dann
zurückgebracht werden, wenn ein Stopsignal übermittelt wird. Die Bohrtiefe kann zu jeder
Zeit erreicht werden, selbst in der Mitte eines Einwärtsvorschubs der Bohrmaschine 10
mit schrittweisem Vorschub. Man beachte, daß der Behälter 360 noch dabei ist, in Fig.
15 gefüllt zu werden, jedoch keine Möglichkeit hat, das Arbeitsventil 318 umzuschalten,
wenn das Tiefensteuerventil 308 berührt wird. Sobald die erwünschte Bohrtiefe erreicht
ist, beginnt die Kolbenvorrichtung 160 ihren letzten Rückzugsvorgang. Das
Motor/Dämpfungsventil 160 ist in dem gleichen Zustand wie während des tatsächlichen
Bohrens.
Nach Erreichen der Bohrtiefe - Rückzug wird fortgesetzt
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Die Fortsetzung des Rückzugszyklus nach Erreichen der erwünschten Bohrtiefe ist in
Fig. 16 gezeigt. Hochdruckluft wirkt auf die Rückzugsseite 158 des Kolbens 152,
wodurch bewirkt wird, daß die Motorzufuhrluft durch das Loch 610 zu dem
Motor/Dämpfungsventil 160 fließt. Die Drehzahl des Motors 12 wird niedrig.
Nach Erreichen der Bohrtiefe - Rückzug abgeschlossen
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In Fig. 17 ist der Rückzug der Kolbenvorrichtung 150 nahezu abgeschlossen, nachdem
das erwünschte Bohrtiefensignal erhalten worden ist. Der Luftfluß durch die Öffnungen
501 und 503 über das Gehäuse 12 und durch das Hauptventil 304 hindurch gibt die
Kopplungsfunktion der Stange 204 der Rücksetzsteuerung 220 frei, wie es durch eine
unterbrochene Linie gezeigt ist. Gegen die Rückkappe 26 komprimierte Luft tritt durch
das Arbeitsventil 318, um abgelassen zu werden, oder zu der wahlweisen
Schmiereinrichtung 399 aus, wie es durch eine gestrichelte Linie gezeigt ist. Das Halteteil 23 ordnet
die Kugel 191 in dem Motor/Dämpfungsventil 160 wieder an. Die Rücksetzvorrichtung
220 gibt die Stange 204 erst frei, wenn die Öffnung 503 die O-Ringdichtung 504 an dem
tatsächlichen Ende des Rückzugshubs freigibt.
Nach Erreichen der Bohrtiefe - Rückzug abgeschlossen
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In Fig. 18 ist die Kolbenvorrichtung 150 in die "Ausgangs"-Position zurückgekehrt. Die
Öffnung 503 hat die O-Ringdichtung 505 freigegeben, so daß ein Signal durch das
Gehäuse 12 zu der Rücksetzsteuerungsvorrichtung 220 übermittelt wird. Der Luftfluß zu
dem Motor 102 wird durch das Motor/Dämpfungsventil 160 ähnlich Fig. 8 unterbrochen.
Stopsignal
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Eine ähnliche Arbeitsweise wie bei dem Rückzug der Kolbenvorrichtung 150 tritt auf,
wenn ein Stopsignal übermittelt wird. Dies ist in Fig. 19 gezeigt. Niederdrücken des
Stopknopfes 310 schaltet das Stopventil 330 um und schaltet die Wechselventile 401,
402 und 403. Dies bewirkt, daß das Hauptventil 304 und das Arbeitsventil 318
zurückschalten, wie es oben beschrieben wurde, wenn die voreingestellte Tiefe erreicht
wor
den ist. Es ist kein Motor/Dämpfungsventil 160 gezeigt, wie auch immer der Stopknopf
310 sein mag.
Impulsventilkonstruktion
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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 geschlossen.
Innerhalb der Kappe 702 ist ein Kolbenelement 708 fortgesetzt. Das Kolbenelement 708
wird von einer Ringdichtung 710 umgeben. Das Kolbenelement 708 wird durch eine
Feder 712 zu dem offenen Ende 704 gedrückt. Wenn Hochdruckluft dieser Seite 714 des
Kolbenelements 708 nahe dem offenen Ende 704 zugeführt wird, gleitet das
Kolbenelement 708 zu dem geschlossenen Ende 716 der Kammer 702. Die Ringdichtung 710
erlaubt einen Luftfluß um das Kolbenelement 708 herum, bis das Kolbenelement 708 die
Schulter 718 berührt. Der Luftfluß wird durch die Dichtungswirkung der Ringdichtung
710 gegen die Schulter 718 angehalten. Die Wirkung des Ventils 314 liefert somit einen
Luftimpuls, während das Kolbenelement 708 von dem offenen Ende 704 der Kammer
702 zu der Schulter 718 gleitet. Der Impuls endet, wenn die Ringdichtung 710 die
Schulter 718 berührt.
Arbeitsventilkonstruktion
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Das Arbeitsventil 318 erlaubt den Fluß eines großen Volumens an Hochdruckluft in
einen kleinen Raum. Die Arbeitsweise des Arbeitsventils 318 wird durch das Steuerventil
320 gesteuert. Das Steuerventil 320 ist ein Kolben 752, der in einem Zylinder 754
enthalten ist. Der Schaft 756 verbindet den Kolben 752 mit dem Hauptabschnitt des
Arbeitsventils 318. Der Hauptabschnitt des Arbeitsventils 318 umfaßt eine längliche
Kammer 758, die konstruiert und angeordnet ist, damit sich das Element 760 von einem
Ende zu dem anderen bewegen kann. Die Kammer 758 umfaßt eine Öffnung 762 für
Hochdruckluft, eine Öffnung 764 zu der Schubseite 154 des Kolbens 152, eine Öffnung
766 zu der Rückzugsseite des Kolbens 158 und ein Paar Auslaßöffnungen 768 und
770. Die Hin- und Herbewegung des Kolbens 752 wählt aus, welches Öffnungspaar
einen Luftfluß erlaubt. In der in Fig. 6 gezeigten Position ist ein Luftfluß zwischen der
Öffnung 764 und der Auslaßöffnung 768 erlaubt. Wenn der Kolben 752 zu dem
entgegen
gesetzten Ende des Zylinder 754 bewegt wird, ist ein Luftfluß zwischen der Öffnung 766
und der Auslaßöffnung 770 erlaubt.
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Hiermit ist durch die Bohrmaschine 10 mit schrittweisem Vorschub, die ein
Luftdruckzufuhrventil gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet, ein Werkzeug mit geringem
Gewicht und geringer Größe geschaffen worden, das aufgrund seines geringen
Gewichts und seiner geringen Größe bei einer vergrößerten Vielzahl von Anwendungen
verwendet werden kann, wo bisher Bohrmaschinen mit schrittweisem Vorschub niemals
verwendet worden sind.