SE532179C2 - Portabel borrmaskin med rotations- och matningsdrivning av borrverktyget - Google Patents

Description

532 'l ?9 tillverkningskostnaderna som driftskostnaderna reduceras väsentligt.

Ytterligare ändamål och fördelar med uppfinningen framgår av den följande beskrivningen och patentkraven.

En föredragen utföringsform av uppfinningen beskrivs nedan i detalj under hänvisning till bifogade ritning.

Ritningsförteckning.

Fig. 1 visar en delvis skuren sidovy av en borrmaskin enligt uppfinningen.

Fig. 2 visar en schematisk perspektivvy av komponenterna i borrmaskinen i Fig. 1.

Fig. 3 visar i en större skala ett tvärsnitt längs linjen 1:1-:II 1 rig. 1.

Borrmaskinen som illustreras på ritningen innefattar ett hus 10 med ett bakre handtag 11, en borrspindel 15, och ett motorhus 13 inneslutande en rotationsmotor som beskrivs nedan. Handtaget 11 uppbär en tangent 14 för manövrering av en till-från-funktion och innehåller en del icke visade elektroniska komponenter för behandling av signaler inhämtade från sensorer för matningskraft och motorrotationsvinkel, vilket beskrivs utförligare nedan. De elektroniska komponenterna i handtaget 11 är anslutna till en extern operationsstyrenhet 16 via en kabel 17.

Borrspindeln 15 är roterbar så väl som längsförskjutbar relativt huset 10 och uppbär vid sin främre ände ett icke visat borrverktyg av någon vanligt förekommande typ. Huset 10 uppvisar en framåt sig sträckande anslutningshylsa 19 som är fast förbunden med huset 10 och vid sin främre ände 532 179 utformad med låsflänsar 20 för anslutning till en matrisstruktur B. Den senare är fast fästad vid det för borrning tilltänkta objektet A och uppvisar öppningar C i ett förutbestämt mönster för noggrann lokalisering av borrmaskinen i korrekta positioner för de hål som skall borras. Varje öppning C uppvisar flänsar för làssamverkan med flänsarna 20 hos anslutningshylsan 19 därvid bildande en bajonettlàsning av den senare för överföring av matningsreaktionskrafter från borrmaskinen till det bearbetade objektet. Detta är konventionell teknik och beskrivs inte närmare. Vid sin bakre ände är huset 10 försett med en skyddande rörformig huv 22 av vilken borrspindeln 15 skyddas då den intar sitt bakre ändläge.

Borrspindeln 15 uppvisar ett gängat parti 18 som sträcker sig längs huvuddelen av borrspindelns längd och är avsett att samverka med ett mutterstycke 21. Det senare är utformat som ett invändigt gängat kronhjul som är roterbart men axiellt låst relativt huset 10 och kopplat till en matningsspindel 24 via ett pinjongdrev 25.

Kronhjulet/mutterstycket 21, pinjongdrevet 25 och matningsspindeln 24 bildar tillsammans en matningsmekanism för åstadkommande av en längsförskjutning av borrspindeln 15. Matningsspindeln 24 som är anordnad i rät vinkel relativt borrspindeln 15 innefattar en reduktionsväxel 26, och mellan kronhjulet/mutterstycket 21 och huset 10 är anordnad en kraftgivare i form av en belastningscell 23 i vilken signaler genereras i motsvarighet till den axiella belastningen eller matningskraften på borrspindeln 15.

Vidare är borrspindeln 15 försedd med fyra längsgående kopplingsspär 30 placerade på 90 graders vinkelintervall och avsedda att samverka med motsvarande invändiga bommar 532 179 31 på ett kronhjul 32. Det senare är roterbart lagrat i huset 10 och samverkar med ett pinjongdrev 33 som drivs av rotationsmotorn 36. Genom arrangemanget med spåren 30 och bommarna 31 kan borrspindeln 15 förskjutas axiellt under det att den är rotationslåst relativt kronhjulet 32, vilket innebär att motorn 36 kan påföra ett drivande moment på borrspindeln 15 via kronhjulet 32 oavsett borrspindelns 15 axialläge och/eller pågående förskjutningsrörelse.

Rotationsmotorn 36, som företrädesvis utgörs av en borstlös elektrisk motor innefattar en reduktionsväxel 37 och en vinkelgivare och drivs av styrenheten 16 för åstadkommande av önskad rotationshastighet hos borrspindeln 15.

Matningsmekanismen innefattar vidare en kraftöverföring genom vilken matningsspindeln 24 drivs av rotationsmotorn 36. Denna kraftöverföring innehåller en remtransmission med en tandad rem 40 som samverkar med en första remskiva 41 monterad på den bakre änden av rotationsmotorns 36 rotor samt en andra remskiva 42 monterad på matningsspindeln 24.

Denna matningsmekanism är alltså ihopkopplad med rotationsmotorn 36 med ett visst utväxlingsförhàllande som bestäms av remtransmissionen, dvs. storleken på remskivorna är bestämmande för matningsspindelns hastighet i förhållande till borrspindelns hastighet och därmed även matningsförhållandet. Remtransmissionen skyddas av en kåpa 43 som är monterad på husets 10 nedre del. För ändring av förhållandet mellan rotationsmotorns hastighet och matningshastigheten, dvs. ändring för av utväxlingsförhållandet mellan rotationsmotorn och matningsspindeln 24, kan kåpan 43 enkelt avlägsnas och remskivorna 41 och 42 utbytas mot ett annat par remskivor som tillsammans ger ett lägre eller högre utväxlingsförhållande. Jämfört med den ombyggnad av 532 179 matningsdrivningen som krävs i de ovan beskrivna tidigare kända anordningarna så är denna omställning av remtransmissionen mycket enkel och mycket snabbt utförd.

Den ovan nämnda styrenheten 16 utgörs av en stationär enhet placerad vid arbetsplatsen och förbunden med borrmaskinen via kabeln 17. Styrenheten 16 innefattar en spänningsomvandlare av vilken matningsmotorn 24 och rotationsmotorn 36 förses med elektrisk energi av variabel spänning och frekvens. Styrenheten 16 inkluderar även en elektronisk programmerbar anordning för operationsstyrning och -övervakning och i vilken finns lagrad en eller fler uppsättningar borrparametervärden medelst vilka borroperationerna skall genomföras för uppnàende av acceptabla borrresultat i olika material. Varje uppsättning parametervärden innehåller parametervärden för hastigheten på borrspindelrotationen och mätningen lämpliga för borrning i ett visst material eller en kombination av tvâ eller fler material. Styrenheten är även programmerad med gränsvärden för borrparametrarna, samt organ för jämförelse av mottagna signaler avseende det aktuella vinkelläget och -hastigheten hos rotationsmotorn och matningsspindeln, matningskraften m.m. med lagrade gränsvärden och för avgivande av indikationer i vad mån gränsvärdena har överskridits eller ej, dvs. huruvida borroperationen har genomförts på ett acceptabelt sätt.

I arbete är borrmaskinen ansluten till styrenheten 16 via kabeln 17 för mottagande av elkraft anpassad i enlighet med en vald uppsättning borrparametervärden samt för âterföring av aktuella signaler relaterade till borroperationen.

Borrspindeln 15 är försedd med ett lämpigt borrverktyg, och anslutningshylsan 19 är ihoplàst med en av borrmatrisens B 532 'IT99 öppningar C. När borrmaskinen är säkert fastlàst vid matrisen B trycks tangenten 14 in av operatören och borroperationen påbörjas. Funktionen hos matningsmekanismen baserar sig på samverkan mellan mutterstycket 21 och det gängade partiet 18 av borrspindeln 15.

Beroende på strukturen och materialet hos arbetsstycket A väljs en lämplig uppsättning parametervärden bland de uppsättningar som initialt lagrats i styrenheten 16.

Materialet i arbetsstycket A kan vara homogent, dvs. innehålla endast ett material med oförändrade egenskaper helt igenom, vilket innebär att en parametervärdesuppsättning med en viss borrspindelhastighet väljs för att vara lämplig för åstadkommande av en optimal arbetsoperation, båda vad avser effektivitet och acceptabelt resultat. Parameteruppsättning väljs också med hänsyn till storleken på det hålet som ska borras och typen av borrverktyg som används. Eftersom matningshastigheten bestäms av rotationsmotorns hastighet, remtransmissionens utväxlingsförhållande och gängstigningen på borrspindeln är en individuell styrning av mätningen inte möjlig.

Rotationsmotorn 36 är försedd med en vinkelgivare genom vilken motorns och därmed borrspindelns rotationsrörelse noggrant mäts. Motorns 36 hastighet bestäms noggrant av styrenheten 16 via styrning av frekvens~ och spänningsvärdena hos den tillmatade elkraften. Detta gör det möjligt att genom styrenheten 16 mycket noga styra förloppet genom borrprocessen. Genom att använda signalerna från vinkelgivaren hos rotationsmotorn 36 är det möjligt att kontinuerligt beräkna borrspindelns position, ty matningsrörelsen hos borrspindeln 15 motsvaras direkt av rotationsmotorns drift, och genom detta beräkningsresultat möjliggörs momentana förändringar i parametervärdena hos 532 '179 den tillmatade elkraften. Det är även möjligt att bestämma huruvida borroperationen har utförts såsom förväntats genom att kontinuerligt analysera det momentant applicerade momentet under borroperationen i relation till den momentana rörelsen och/eller positionen hos borrspindeln liksom den axiella matningskraften som appliceras på borrspindeln 15. Den aktuella matningskraften indikeras av lastcellen 23. Detta möjliggör i sin tur att göra tillgängliga och lagra borrdata för varje borrat hål för senare analys av resultat och kvalitet av utförda borroperationer.

Ett avgörande särdrag hos uppfinningen är att använda en elektrisk motor för borrspindelns rotation, med fördel en borstlös motor som matas med elektrisk kraft av variabel frekvens och spänning enligt programmerade parameteruppsättningar, ty denna typ av motor gör det möjligt att styra processen momentant och med mycket stor noggrannhet för att kompensera för momentana variationer i matnings- och rotationsmotstånd som uppstår under varje borroperation. Exempelvis kan momentspikar som uppstår vid initialkontakt mellan borrverktyget och arbetsstycket liksom plötsliga fall i rotationsmotståndet vid genomborrning av ett arbetsstycke lätt kompenseras för genom momentan anpassning av värdena hos elkraftparametrarna. Möjligheten att åstadkomma en mycket snabb förändring av elkraftparametervärdena till programmerade parameteruppsättningar eller till förändringar i en pågående borroperation gör det också möjligt att momentant anpassa borrparametervärdena till arbetsstycken innehållande två eller fler material i s.k. sandwich-typ kompositioner för att uppnå korrekta borrdata hela vägen genom arbetsstycket. Styrenheten 16 är 532 '[79 programmerad att hålla hastigheten hos rotationsmotorn 36 konstant genom att hålla matningsfrekvensen konstant och att momentant anpassa spänningen för kompensering av uppstàende förändringar i momentmotstàndet på borrverktyget.

Genom kontinuerlig övervakning av momentmotstàndet och axialkraften på borrspindeln 15 kan styrenheten 16 detektera den initiala kontakten mellan borrverktyget och arbetsstycket liksom det ögonblick då borrverktyget genomborrar arbetsstycket vid fullbordad borroperation.

Detta innebär att en reverseringsrörelse hos borrspindeln 15 automatiskt kan initieras, och eftersom styrenheten 16 även kontinuerligt beräknar borrspindelns 15 axiella läge är det också möjligt att åstadkomma ett automatiskt stopp av rotations- och matningsdrivningen då borrspindeln 15 når sitt bakre ändläge vid reversering.

Claims (5)

532 'I 179 Patentkrav.

1. Portabel borrmaskin med organ för rotation och matning av ett borrverktyg, innefattande ett hus (10), en rotationsmotor (36), en verktygsbärande borrspindel (15) anordnad axiellt förskjutbar relativt huset (10) för matningsrörelser, en transmission (30~33) för överföring av rotationsrörelse från rotationsmotorn (36) till borrspindeln (15) oberoende av borrspindelns (15) axiella förskjutning, och en matningsmekanism (41,42,40,26,25,21,18) för axiell förskjutning av borrspindeln (15), k ä n n e t e c k n a d av att matningsmekanismen innefattar 0 ett gängat parti (18) på borrspindeln (15), 0 ett mutterstycke (21) roterbart men axiellt låst relativt huset (10) och anordnat att samverka med nämnda gangade parti (18), och 0 en matningsspindel (24) anordnad parallellt med och drivförbunden dels med rotationsmotorn (36) via en kraftöverföring (40-42) och dels med nämnda mutterstycke (21).

2. Borrmaskin enligt kravet 1, k a n n e t e c k n a d av att nämnda kraftöverföring (40-42) innefattar 0 en remtransmission bestående av en tandrem (40), 0 en första remskiva (41) ansluten till rotationsmotorn (36), och 0 en andra remskiva (42) monterad på matningsspindeln (24), varvid nämnda första och andra remskivor (4l,42) är utbytbara för ändring av rotationshastigheten hos 532 1?9 10 matningsspindeln (24) i relation till rotationsmotorns (36) hastighet.

3. Borrmaskin enligt kravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att rotationsmotorn (36) utgörs av en elektrisk motor ansluten till en elektronisk styr- och övervakningsenhet (16), varvid i nämnda styr- och övervakningsenhet (16) är lagrat ett eller fler lämpliga driftsparametervärden för styrning av rotationsmotorns (36) arbete.

4. Borrmaskin enligt kravet 3, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda styr- och övervakningsenhet (16) är anordnad att lagra ett eller fler gränsvärden för driftsparametrarna motsvarande de driftsparametervärden som gäller för en korrekt utförd borroperation, varvid nämnda styr- och övervakningsenhet (16) innefattar organ för jämförelse av aktuella parametervärden med nämnda gränsvärden och för indikering av huruvida de aktuella parametervärdena ligger inom nämnda gränsvärden.

5. Borrmaskin enligt något av kraven 1-4, k ä n n e t e c k n a d av att matningsmekanismen innefattar en belastningssensor (23) anordnad att avge signaler motsvarande den matningskraft som utövas på borrspindeln (15).