DE102005021629A1

DE102005021629A1 - Bohrvorrichtung

Info

Publication number: DE102005021629A1
Application number: DE102005021629A
Authority: DE
Inventors: Hans-Dieter Mack
Original assignee: Roehm GmbH Darmstadt
Current assignee: Roehm GmbH Darmstadt
Priority date: 2005-05-06
Filing date: 2005-05-06
Publication date: 2006-11-09
Also published as: US20070235952A1; WO2006119728A1; CN1976776A; CN100556592C; US7891918B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Bohrvorrichtung mit einer antreibbaren, in einem Spindelgehäuse (3) einer Bohrmaschine (1) drehbar gelagerten Bohrspindel (4) und mit einem an das Spindelende angeschlossenen Bohrfutter (2), das einen koaxial und drehfest an der Bohrspindel (4) angeschlossenen Futterkörper (5) mit Spannbacken (6) aufweist, die relativ zum Futterkörper (5) durch eine gegenüber dem Futterkörper (5) verdrehbare Spannhülse (14) verstellbar sind. Dem Spindelgehäuse (3) ist ein in Abhängigkeit des Betriebszustandes des Bohrfutters (2) die Antriebssteuerung der Bohrmaschine (1) beeinflussender Sensor (15, 16, 17, 18, 32, 33) zugeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bohrvorrichtung mit einer antreibbaren, in einem Spindelgehäuse einer Bohrmaschine drehbar gelagerten Bohrspindel und mit einem an das Spindelende angeschlossenen Bohrfutter, das einen koaxial und drehfest an der Bohrspindel angeschlossenen Futterkörper mit Spannbacken aufweist, die relativ zum Futterkörper durch eine gegenüber dem Futterkörper verdrehbare Spannhülse verstellbar sind.
Derartige Bohrvorrichtungen sind in der Praxis weit verbreitet, bei denen die Bohrfutter austauschbar an dem Spindelende der Bohrmaschine angeordnet sind, wobei die gegenseitige Abstimmung der beiden die Bohrvorrichtung bildenden Teile sich im wesentlichen in der komplementären Kopplung der Bohrspindel mit dem Futterkörper erschöpft, in dem in der Regel eine Gewindeaufnahme ausgebildet ist, in die die die als Gewindespindel gestaltete Bohrspindel eingeschraubt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bohrvorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, dass eine weitergehende Integration der die Bohrvorrichtung bildenden beiden Teile Bohrmaschine und Bohrfutter erreicht ist.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung bei einer Bohrvorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass dem Spindelgehäuse ein in Abhängigkeit des Betriebszustandes des Bohrfutters die Antriebssteuerung der Bohrmaschine beeinflussender Sensor zugeordnet ist.

Diese Bohrvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass mittels des Sensors der Betriebszustand des Bohrfutters näher überwacht werden kann und so ohne aktive Mitwirkung des Nutzers der Bohrvorrichtung eine Veränderung der Maschinenleistung möglich ist, was insbesodere unter Sicherheitsaspekten vorteilhaft ist, da die Veränderung der Maschinenleistung im Grenzfall auch deren komplettes Abschalten beinhaltet.

In diesem Zusammenhang ist es günstig, wenn der Sensor dem Verstellweg der Spannbacken zugeordnet ist zur Detektion von deren axial rückwärtiger Extremposition. Bei dieser Ausführungsform besteht die Möglichkeit, dass beim Öffnen des Bohrfutters, wenn die in geneigt zur Futterachse verlaufenden Führungsaufnahmen angeordneten Spannbacken zu ihrer axial rückwärtigen Extremposition verfahren werden, durch den Sensor mit Sicherheit verhindert werden kann, dass die Spannbacken sich verklemmen, wie dies zuweilen in der Praxis vorkommen kann, wenn die Spannbacken mit voller Maschinenleistung auflaufen. Der Sensor ermöglicht nun bei Annäherung der Spannbacken eine Reduktion der Maschinenleistung bis zu dem vollständigen Stopp der Bohrmaschine, so dass ein Verklemmen der Spannbacken mit Sicherheit verhindert ist.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass eine zwischen dem Spindelgehäuse und der Spannhülse ausgebildete Kupplungseinrichtung vorgesehen ist, welche eine am Spindelgehäuse gegen Mitdrehen mit dem Bohrfutter gehaltene, relativ zum Bohrfutter verstellbare Kupplungshülse umfasst, die im eingekuppelten Zustand der Kupplungseinrichtung die Spannhülse in Umfangsrichtung kraftschlüssig mit dem Spindelgehäuse verbindet und durch eine Entkupplungsfeder in den ausgekuppelten Zustand verstellbar ist, wenn das im eingekuppelten Zustand zwischen der Spannhülse und der Kupplungshülse übertragene Drehmoment eine vorgegebene Größe überschreitet, dass die Kupplungshülse aus einer dem Spindelgehäuse zugeordneten Standhülse und einer die Spannhülse kapselnden Fronthülse gebildet ist, die gegenüber der Standhülse axial zwischen dem ausgekuppelten Zustand und dem eingekuppelten Zustand verstellbar ist, und daß in dem Bereich des axialen Verstellweges der Fronthülse der mit der Maschinensteuerung der Bohrmaschine verbundene Sensor zur Erfassung der Lage der Fronthülse angeordnet ist. Diese Ausführungform zeichnet sich dadurch aus, dass zum Öffnen und Schließen des Bohrfutters allein durch Verstellung eines dem Bohrfutter zugeordneten Bauteils, nämlich der Fronthülse, die Betätigung der Maschinensteuerung bewirkt werden kann, so dass der Nutzer nicht separat neben dem Einführen des Bohrwerkzeuges zwischen die Spannbacken des Bohrfutters zusätzlich noch die Maschinensteuerung an der Bohrmaschine aktiv betätigen muss.

Besondere Vorteile werden erreicht, wenn der Sensor mehrfach vorgesehen ist zur Erfassung unterschiedlicher Lagen der Fronthülse und davon abhängender Beeinflussung der Antriebssteuerung, da durch diese mehrfach vorgesehenen Sensoren sämtliche Betriebszustände durch das Verschieben der Fronthülse erreicht werden können, die mit dem Öffnen und Schließen des Bohrfutters sowie mit dessen Dauerbetrieb verbunden sind.

Vorteilhaft ist auch, wenn der Sensor ein kontaktloser Sensor ist, da dann der Sensor auch bei den im Bohrbetrieb auftretenden Verschmutzungen und Vibrationen die erforderliche Funktionssicherheit gewährleistet. Kontaktlose Sensoren sind prinzipiell im Stand der Technik bekannt, wie z.B. induktiv wirkende Sensoren, die auch bei der erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung realisiert werden können.

Man gelangt zu einer kompakten Bauweise, wenn der Sensor in einem auf der Standhülse angeordneten Sensorring platziert ist.

Um dem Nutzer der Bohrvorrichtung zu ersparen, dass dieser die Stellung der Fronthülse dauerhaft beibehalten muß, wenn mittels der Fronthüle ein bestimmter Betriebzustand erreicht werden soll, ist vorgesehen, dass dem Spindelgehäuse eine die Fronthülse auf der der Standhülse gegenüberliegenden Seite übergreifende Rasthülse zugeordnet ist, in der eine Mehrzahl von Rastsitzen ausgebildet sind, die mit den Betriebsstellungen der Fronthülse korrelieren, also mit der Anordnung der den Betriebsstellungen angeordneten Sensoren.

Dabei bietet es sich an, dass für jeden der Rastsitze einer der Sensoren vorgesehen ist, so dass die Anzahl der Rastsitze mit der Anzahl der Sensoren korreliert. Einer Erhöhung der Sicherheit der erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung dient, dass zwischen der Fronthülse und der Rasthüse eine die Ruhelage der Fronthülsen bestimmende Feder angeordnet ist. Diese Feder zwingt die Fronthülse bei Überschreiten einer Grenzkraft in die Ruhelage zurück, die zweckmäßigerweise mit dem Dauerbetrieb des Bohrfutters belegt ist, so dass ein unbeabsichtiges Lockern des Bohrwerkzeuges während des Bohrbetriebes nicht erfolgen kann.

Vorgesehen ist auch, dass der Standhülse ein das maximale Spannmoment bestimmender Spannmoment-Grenzgeber zugeordnet ist, der ein Teil der Kupplungeinrichtung bildet.

Dabei weist der Spannmoment-Grenzgeber einen am Spindelgehäuse gelagerten, mit einer Grenzgeberfeder beaufschlagten Stift auf, der in eine Stiftaufnahme mit abgeflachten Aufnahmekanten eingreift.

Vorteilhaft ist es auch, wenn in der Fronthülse radiale Entstaubungsöffnungen ausgebildet sind. Diese Entstaubungsöffnungen stellen sicher, dass im Bohrbetrieb in das Bohrfutter eindringender Bohrstaub auch dann das Bohrfutter wieder verlassen kann, wenn dieses durch die Fronthülse gekapselt ist. Die radiale Orientierung der Entstaubungsöffnungen nutzen dabei aus, dass unter der Wirkung der Zentrifugalkraft des drehenden Bohrfutters der Bohrstaub nach außen transportiert wird und abgeschleudert werden kann.

Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn der Sensor zur Erfassung der Lage der Fronthülse im Rahmen ihres in Umfangsrichtung gegebenen Spiels zur Beeinflussung der Drehrichtung der Bohrmaschine über die Maschinensteuerung vorgesehen ist. Der Nutzer kann also auch allein über die Lage der Fronthülse steuern, ob das Bohrfutter zum Öffnen oder Schließen über die Maschinensteuerung angetrieben wird.

Im folgenden wird die Erfindung an in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert; es zeigen:

1 den Vorderabschnitt einer erfindungsgemäßen Bohrvorrichtung in einer Seitenansicht, links teilweise im Schnitt dargestellt, in einer für die Handspannung vorgesehen Stellung der Fronthülse,

2 eine der 1 entsprechende Darstellung einer alternativen Ausführungsform mit einer für die Maschinenspannung vorgesehenen Stellung der Fronthülse,

3 eine der 2 entsprechende Darstellung mit der für den Bohr- und Schraubbetrieb vorgesehene Stellung der Fronthülse,

4 eine der 1 entsprechende Darstellung einer alternativen Ausführungsform, und

5 eine der 2 entsprechenden Darstellung der Ausführungsform aus 4.

In der Zeichnung ist eine Bohrvorrichtung dargestellt, die aus einer Kombination einer Bohrmaschine 1 mit einem Bohrfutter 2 besteht. Von der Bohrmaschine 1 ist in der Zeichnung nur der zur Erläuterung der Erfindung erforderliche vordere Teil dargestellt; auch von dem Bohrfutter 2 sind nur die zur Erläuterung der Erfindung erforderlichen Bauteile hervorgehoben.
Die Bohrvorrichtung umfasst eine in einem Spindelgehäuse 3 der Bohrmaschine 1 gelagerte Bohrspindel 4, an deren Spindelenden das Bohrfutter 2 angeschlossen ist, das einen koaxial und drehfest an der Bohrspindel 4 angeschlossenen Futterkörper 5 mit Spannbacken 6 aufweist, die in dem in der 1 gezeigten Ausführungsbeispielen in geneigt zur Futterachse 7 verlaufenden Führungaufnahmen 8 des Futterkörpers 5 angeordnet sind und auf ihrer radial außen liegenden Seite eine Zahnreihe 9 aufweisen, die in das Spanngewinde 10 eines Gewinderinges 11 eingreifen, der über ein Kugellager 12 und einen Druckring 13 axial nach hinten am Futterkörper 5 abgestützt ist. Die Verstellung der Spannbacken 6 erfolgt durch eine Verdrehung einer mit dem Gewindering 11 gekoppelten Spannhülse 14 relativ zum Futterkörper 5, so dass durch eine Verdrehung der Spannhülse 14 in die entsprechende Drehrichtung das Bohrfutter 2 geöffnet und geschlossen werden kann.
Dem Spindelgehäuse 3 ist ein in Abhängigkeit des Betriebzustandes des Bohrfutters 2 die Antriebssteuerung der Bohrmaschine 1 beeinflussender Sensor 15, 16, 17, 18, 32, 33 zugeordnet, nämlich in der 1 zum einen ein Sensor 15, der dem Verstellweg der Spannbacken 6 zugeordnet ist zur Detektion von deren axial rückwärtiger Extremposition. Durch diesen Sensor 15 wird im wesentlichen erreicht, dass beim Öffnen des Bohrfutters 2 mit Maschinenkraft, wenn die Spannbacken in ihre axial rückwärtige Extremposition verstellt werden, ein Auflaufen mit voller Bohrmaschinenleistung verhindert wird, da der Sensor 15 die Annäherung der Spannbacken 6 detektiert und auf die Maschinensteuerung einwirkt, um deren Maschinenleistung zu reduzieren und die Bohrmaschine 2 gegebenfalls vollständig zu stoppen.
Zu beachten bei dem in der 1 dargestellten Bohrfutter 2 ist weiterhin, dass eine zwischen dem Spindelgehäuse 3 und der Spannhülse 14 ausgebildete Kupplungeinrichtung vorhanden ist, welche eine am Spindelgehäuse 3 gegen Mitdrehen mit dem Bohrfutter 2 gehaltene, relativ zum Bohrfutter 2 verstellbare Kupplungshülse 19 umfasst, die im eingekuppelten Zustand der Kupplungeinrichtung die Spannhülse 14 in Umfangsrichtung kraftschlüssig mit dem Spindelgehäuse 3 verbindet und durch eine Entkupplungsfeder 20 in den ausgekuppelten Zustand verstellbar ist, wenn das im eingekuppelten Zustand zwischen der Spannhülse 14 und der Kupplungshülse 19 übertragene Drehmoment eine vorgegeben Größe überschreitet, wobei die Kupplungshülse 19 aus einer dem Spindelgehäuse 3 zugeordneten Standhülse 21 und einer die Spannhülse 14 kapselnden Fronthülse 22 gebildet ist, die gegenüber der Standhülse 21 axial zwischen dem ausgekuppelten Zustand und dem eingekuppelten Zustand verstellbar ist. In dem Bereich des axialen Verstellweges der Fronthülse 22 ist der mit der Maschinensteuerung der Bohrmaschine verbundene Sensor 16, 17, 18 zur Erfassung der Lage der Fronthülse 22 angeordnet, wobei bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel der Sensor 16, 17, 18 mehrfach vorgesehen ist zur Erfassung unterschiedlicher Lagen der Fronthülse 22 und davon abhängender Beeinflussung der Antriebssteuerung.
Die 1 zeigt dabei eine Stellung der Fronthülse 22, bei der durch den Eingriff des Kupplungszapfen 23 in die Zapfenaufnahme 24 der Spannhülse 14 in konventioneller Weise eine manuelle Betätigung des Bohrfutters 2 zum Öffnen und Spannen möglich ist. Bei dieser Ausführungform wird die Fronthülse 22 ergriffen und verdreht, wodurch die Verdrehung der Spannhülse 14 und des mit diesem drehschlüssig verbundenen Gewinderinges 11 erfolgt. Der Sensor 16 erfasst dabei die axiale Stellung der Fronthülse 22 und stellt sicher, dass die Maschinensteuerung die Bohrspindel 4 nicht antreibt, sondern vielmehr den Spindelstopp gewährleistet, der ohne ein manuelles Bremsen des Futterkörpers 5 die Verdrehung der Spannhülse 14 gegenüber diesem Futterkörper 5 ermöglicht. Zusätzlich ist bei dieser Ausführungsform ein Sensoren 32 vorhanden, der dabei im Rahmen des Spiels der Fronthülse deren Lage in Umfangsrichtung erfaßt, um so die Drehrichtung der Bohrmaschine 1 durch den Nutzer kontrollieren zu können, wenn, wie nachfolgend zur 2 beschrieben, ein maschinelles Öffnen und Schließen erfolgen soll. Der Sensor 32 ist dafür prinzipiell ein einfacher Ausführung ausreichend, da nur die Abweichung vom Normalzustand, also entweder Rechtslauf oder Linkslauf geschaltet werden muß. Gleichwohl ist es auch möglich, den Sensor 32, 33 zweifach mit in Umfangsrichtung beabstandeter Anordnung vorzusehen, um durch den Nutzer gezielt die Drehrichtung wählen zu lassen.
Dies zeigt 2 mit einer axialen Stellung der Fronthülse 22, die dem maschinellen Öffnen und Schließen des Bohrfutters 2 dient, da in dieser Stellung mit geringer Drehzahl über die Maschinensteuerung ein Antrieb der Bohrspindel 4 bewirkt wird, die die Relativdrehung der Spannhülse 14 gegenüber dem Futterkörper 5 erzwingt, da die Spannhülse 14 über den Kupplungszapfen 23 mit der Fronthülse 22 verbunden ist, die selber über die Kupplungseinrichtung mit dem Spindelgehäuse 3 verbunden ist. Erst bei Erreichen bzw. Überschreiten der gewünschten Spannkraft spricht der der Standhülse 21 zugeordnete Spannmoment-Grenzgeber 25 als Teil der Kupplungeinrichtung an und der dem Spannmoment-Grenzgeber 25 zugeordnete Stift 26 wird gegen die Kraft der Grenzgeberfeder aus der Stiftaufnahme 27 mit abgeflachten Aufnahmekanten herausgedrängt. Die Stellung der Fronthülse 22 in Umfangsrichtung bestimmt dabei über die Sensoren 32, 33 die Drehrichtung.
3 zeigt bei der Ausführungsform aus 2 die Stellung der Fronthülse, die dem normalen Bohr- oder Schraubbetrieb zugeordnet ist, bei der mittels des Sensors 18 die alleinige Kontrolle über die Maschinensteuerung dem Regler der Bohrmaschinen 2 überstellt ist.
4 zeigt, dass die Erfindung auch bei Bohrfutter anderen Typus realisierbar ist, nämlich z.B. bei einem nachspannenden Bohrfutter mit Flachbacken 28, dessen Bedienung aber vergleichbar zu dem in den 1 bis 3 gezeigten Rundbacken-Bohrfutter erfolgt, nämlich durch Verdrehen der Spannhülse 14 relativ zu dem Futterkörper 5, so dass in vergleichbarer Weise über den Sensor 29 die axiale Lage des Spannkonus erfasst werden kann.

Claims

Bohrvorrichtung mit einer antreibbaren, in einem Spindelgehäuse (3) einer Bohrmaschine (1) drehbar gelagerten Bohrspindel (4) und mit einem an das Spindelende angeschlossenen Bohrfutter (2), das einen koaxial und drehfest an der Bohrspindel (4) angeschlossenen Futterkörper (5) mit Spannbacken (6) aufweist, die relativ zum Futterkörper (5) durch eine gegenüber dem Futterkörper (5) verdrehbare Spannhülse (14) verstellbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß dem Spindelgehäuse (3) ein in Abhängigkeit des Betriebszustandes des Bohrfutters (2) die Antriebssteuerung der Bohrmaschine (1) beeinflussender Sensor (15, 16, 17, 18, 32, 33) zugeordnet ist.
Bohrvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (15) dem Verstellweg der Spannbacken (6) zugeordnet ist zur Detektion von deren axial rückwärtiger Extremposition.
Bohrvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine zwischen dem Spindelgehäuse (3) und der Spannhülse (14) ausgebildete Kupplungseinrichtung vorgesehen ist, welche eine am Spindelgehäuse (3) gegen Mitdrehen mit dem Bohrfutter (1) gehaltene, relativ zum Bohrfutter (2) verstellbare Kupplungshülse (19) umfaßt, die im eingekuppelten Zustand der Kupplungseinrichtung die Spannhülse (14) in Umfangsrichtung kraftschlüssig mit dem Spindelgehäuse (3) verbindet und durch eine Entkupplungsfeder (20) in den ausgekuppelten Zustand verstellbar ist, wenn das im eingekuppelten Zustand zwischen der Spannhülse (14) und der Kupplungshülse (19) übertragene Drehmoment eine vorgegebene Größe überschreitet, daß die Kupplungshülse (19) aus einer dem Spindelgehäuse (3) zugeordneten Standhülse (21) und einer die Spannhülse (14) kapselnden Fronthülse (22) gebildet ist, die gegenüber der Standhülse (21) axial zwischen dem ausgekuppelten Zustand und dem eingekuppelten Zustand verstellbar ist, und daß in dem Bereich des axialen Verstellweges der Fronthülse (22) der mit der Maschinensteuerung der Bohrmaschine (1) verbundene Sensor (16, 17, 18,32, 33) zur Erfassung der Lage der Fronthülse angeordnet ist.
Bohrvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (16, 17, 18, 32, 33) mehrfach vorgesehen ist zur Erfassung unterschiedlicher Lagen der Fronthülse (22) und davon abhängender Beeinflussung der Antriebssteuerung.
Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (15, 16, 17, 18, 32, 33) ein kontaktloser Sensor ist.
Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (16, 17, 18, 32, 33) in einem auf der Standhülse angeordneten Sensorring platziert ist.
Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Spindelgehäuse (3) eine die Fronthülse (22) auf der der Standhülse (21) gegenüberliegenden Seite übergreifende Rasthülse (30) zugeordnet ist, in der eine Mehrzahl von Rastsitzen ausgebildet sind, die mit den Betriebsstellungen der Fronthülse (22) korrelieren.
Bohrvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden der Rastsitze einer der Sensoren (16, 17, 18) vorgesehen ist.
Bohrvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Fronthülse (22) und der Rasthülse (30) eine die Ruhelage der Fronthülse (22) bestimmende Feder angeordnet ist.
Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Standhülse (21) ein das maximale Spannmoment bestimmender Spannmoment-Grenzgeber (25) zugeordnet ist.
Bohrvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannmoment-Grenzgeber (25) einen am Spindelgehäuse (3) gelagerten, mit einer Grenzgeberfeder beaufschlagten Stift (26) aufweist, der in ein Stiftaufnahme (27) mit abgeflachten Aufnahmekanten eingreift.
Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in der Fronthülse (22) radiale Entstaubungsöffnungen (31) ausgebildet sind.
Bohrvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (32, 33) zur Erfassung der Lage der Fronthülse im Rahmen ihres in Umfangsrichtung gegebenen Spiels und zur Beeinflussung der Drehrichtung der Bohrmaschine (1) über die Maschinensteuerung vorgesehen ist.