DE10119325A1

DE10119325A1 - Vorrichtung zur Herstellung eines Innengewindes

Info

Publication number: DE10119325A1
Application number: DE2001119325
Authority: DE
Inventors: Klaus Mayer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-04-19
Filing date: 2001-04-19
Publication date: 2002-10-24
Anticipated expiration: 2021-04-20
Also published as: DE10119325B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Herstellung eines Innengewindes mittels eines Kombibohrers. Hierbei ist zum Antrieb des Kombibohrers ein Drehantrieb (6) mit Spindel (7) vorgesehen, wobei ein unsynchronisierter Vorschubantrieb (3) auf die Spindel (7) in einem Bohrschritt einwirkt und wobei ein mit dem Drehantrieb (6) synchronisierter und von diesem antreibbarer weiterer Vorschubantrieb (5), welcher über eine Kupplung (8) zuschaltbar ist, auf die Spindel (7) in einem Schneideschritt einwirkt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung eines Innengewindes nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Zur Herstellung eines Innengewindes mittels eines Kombibohreres ist es bekannt, Vorrichtungen einzusetzen, die über zwei getrennte Vorschübe und zwei Motoren verfügen. Als Motoren kommen ein Elektromotor und ein sogenannter Servomotor zum Einsatz. Nachteilig an derartigen Vorrichtungen ist insbesondere der Einsatz eines Servomotors, da derartige Motoren im Verhältnis zu den übrigen Bauteilen der Vorrichtung sehr teuer sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art zu entwickeln, die kostengünstig herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird ausgehend von den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Durch die in den Unteransprüchen genannten Merkmale sind vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung möglich.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung eines Innengewindes mittels eines Kombibohrers umfasst einen Drehantrieb, der auf eine Spindel wirkt, einen unsynchronisierten Vorschubantrieb, der wenigstens in einem Bohrschritt auf die Spindel einwirkt und einen synchronisierten Vorschubantrieb, der vom Drehantrieb antreibbar und diesem über eine Kupplung zuschaltbar ist, wobei der synchronisierte Vorschubantrieb in einem Schneideschritt auf die Spindel einwirkt. Hierdurch ist es möglich, mit nur einem einfachen Drehantrieb eine zweistufig arbeitende Vorrichtung zu betreiben, wobei der Drehantrieb in der ersten Stufe, dem Bohrschritt, die Drehung des Kombibohrers bewirkt und in der zweiten Stufe, dem Schneideschnitt, die Drehung und den Vorschub des Kombibohrers bewirkt. Unter einem Kombibohrer im Sinne der Erfindung ist ein Bohrer zu verstehen, der in einem ersten, von der Bohrerspitze in Richtung des Bohrerschafts verlaufenden Abschnitt als Bohrer ausgebildet ist und in einem zweiten, dem Bohrabschnitt folgenden Abschnitt als Gewindeschneider ausgebildet ist. Der Kombibohrer erlaubt die Schritte Kernlochbohren und Gewindeschneiden ohne Werkzeugwechsel auszuführen.

Eine vorteilhafte Ausbildung des Erfindungsgegenstandes sieht vor, den unsynchronisierten Vorschubantrieb durch einen pneumatisch, hydraulisch oder hydropneumatisch angetriebenen Zylinder auszuführen. Somit lässt sich der unsynchronisierte Vorschubantrieb durch günstige Standardbauteile verwirklichen, die an vorhandene Versorgungssysteme, wie z. B. ein Druckluftsystem anschließbar sind. Auf diese Weise ist die erfindungsgemäße Vorrichtung besonders einfach in Bearbeitungsstationen oder -straßen zu integrieren. Unter einem unsynchronisierten Vorschubantrieb im Sinne der Erfindung ist ein Vorschubantrieb zu verstehen, der unabhängig von der Drehzahl der Spindel, auf die er einwirkt, arbeitet.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist es vorgesehen, den synchronisierten Vorschubantrieb insbesondere als Spindelantrieb auszubilden, der aus einer Vorschubspindel bzw. Leitspindel und einer Vorschubmutter bzw. Leitpatrone aufgebaut ist. Eine derartige Ausbildung des synchronisierten Vorschubantriebs ist kostengünstig und erlaubt durch ein Auswechseln des Spindelantriebs die Einstellung der Vorrichtung auf unterschiedliche Gewindeabmessungen bzw. Gewindesteigungen. Unter einem synchronisierten Vorschubantrieb im Sinne der Erfindung ist ein Vorschubantrieb zu verstehen, bei dem der Vorschub von der Umdrehungszahl der Vorschubspindel abhängig ist bzw. bei dem die Umdrehungszahl der Spindel vom Vorschub bestimmt ist. Weiterhin ist es auch vorgesehen, statt des Spindelantriebs einen Zahnradantrieb mit Wechselrädern einzusetzen, der ebenfalls eine Einstellung auf unterschiedliche Gewindeabmessungen erlaubt.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes sieht vor, die Kupplung, welche den synchronisierten Vorschubantrieb mit dem Drehantrieb verbindet, als automatisch ein- und auskuppelbare Kupplung vorzusehen. Hierdurch ist es möglich, den Kupplungsvorgang über die Maschinensteuerung zu regeln, wobei insbesondere der Einsatz einer elektromagnetischen Kupplung eine einfache Anbindung an eine elektrische bzw. elektronische Maschinensteuerung erlaubt.

Schließlich sieht eine weitere Ausbildung des Gegenstandes der Erfindung vor, den synchronisierten Vorschubantrieb neben oder in Verlängerung der Spindel anzuordnen. Hierdurch ist es möglich, die Vorrichtung individuell auf die Gegebenheiten anzupassen. Eine Hintereinanderschaltung von Spindel und synchronisiertem Vorschubantrieb erlaubt eine längliche Bauform der Vorrichtung. Bei einer solchen Anordnung liegen die Spindel, an der der Kombibohrer angeordnet ist, und die Vorschubspindel auf einer gemeinsamen Achse. Durch eine parallele Anordnung der Bauteile ist eine kurze, gedrungene Bauform realisierbar.

Eine Modifikation des Erfindungsgegenstandes sieht vor, die Verfahrwege der Vorschubantriebe durch mechanische Anschläge und/oder mechanische und/oder elektrische Endschalter zu begrenzen. Hierdurch ist mit einfachen Mitteln eine Überwachung der einzelnen Arbeitsschritte durch eine Steuerung möglich.

Weiterhin sieht die Erfindung vor, die Bewegung des Vorschubantriebs, insbesondere die Bewegung des synchronisierten Vorschubantriebs durch eine Bremsvorrichtung zu beeinflussen. Hierdurch ist es möglich, beispielsweise auf eine aufwendige Druckregelung für einen als Vorschubantrieb eingesetzten Pneumatikzylinder zu verzichten. Dies bedeutet, der für den Vorschub zuständige Pneumatikzylinder kann ohne Anpassung an die Pneumatikversorgung einer Maschine, welcher die Vorrichtung zugeordnet ist, angeschlossen werden.

Erfindungsgemäß wird weiter vorgeschlagen, den Drehantrieb für die Spindel als indirekten Antrieb oder als direkten Antrieb auszuführen. Hierdurch ist es wiederum möglich, auf die Bauform der Vorrichtung Einfluss zu nehmen.

Gemäß einer Modifikation des Erfindungsgegenstandes ist es vorgesehen, die Kolbenstange des für den unsynchronisierten Vorschub eingesetzten Zylinders als hohle, rohrförmige Kolbenstange auszuführen, durch welche die Spindel geführt ist. Hierdurch wird besonders wenig Bauraum benötigt und der vom Zylinder ausgeübte Druck kann annähernd momentfrei auf die Spindel übertragen werden.

Eine weitere Modifikation des Erfindungsgegenstandes sieht vor, die Spindel über die hohle Kolbenstange an einer feststehenden Grundplatte zu lagern. Hierdurch ist es möglich, die Lagerung des Zylinders doppelt zu nutzen und somit Bauraum zu sparen.

Schließlich ist es vorgesehen, den Drehantrieb und die Spindel mittels der Vorschubantriebe relativ zu der feststehenden Grundplatte zu verfahren. Hierdurch ist eine zentrale Aufhängung der Vorrichtung an der Grundplatte möglich.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in der Zeichnung anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben.

Hierbei zeigt:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Vorrichtung,

Fig. 2 eine schematische, vereinfachte Darstellung der Vorrichtung in einer Stellung vor dem Bohren, einer Stellung nach dem Bohren bzw. vor dem Gewindeschneiden und einer Stellung nach dem Gewindeschneiden und

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Kombibohrers.

In Fig. 1 ist eine Seitenansicht einer Vorrichtung 1 in teilweise geschnittener Darstellung abgebildet. Die Vorrichtung 1 besteht im Wesentlichen aus einer ortsfest angeordneten Grundplatte 2, einem unsynchronisierten Vorschubantrieb 3, einer Bremsvorrichtung 4, einem synchronisierten Vorschubantrieb 5, einem Drehantrieb 6 für eine Spindel 7, einer Kupplung 8, einer Führung 9 und einem Antriebsgehäuse 10. Der unsynchronisierte Vorschubantrieb 3 ist als Zylinder 11 mit einem Zylindergehäuse 12 und einer hohlen Kolbenstange 13 ausgebildet. Mit einem ersten Ende 14 ist das Zylindergehäuse 12 an der ortsfesten Grundplatte 2 angeflanscht. Die hohle Kolbenstange 13 steht mit einem oberen Ende 15 in fester Verbindung mit dem Antriebsgehäuse 10. An einem unteren Ende 16 der hohlen Kolbenstange 13 ist eine Muffe 17 befestigt, in der die Spindel 7 bzw. ein mit der Spindel 7 drehfest verbundenes Spannfutter 18 drehbar gelagert ist. Zusammen mit der Kolbenstange 13 ist die Spindel 7 in Richtungen x bzw. x' durch das Zylindergehäuse 12 bewegbar. Bei einer Bewegung der Kolbenstange 13 werden somit auch das Antriebsgehäuse 10 und die damit in Verbindung stehenden Bauteile bewegt. An der Grundplatte 2 ist weiterhin die Führung 9 angeordnet, welche zur Stabilisierung der Vorrichtung dient. Die Führung 9 ist am Antriebsgehäuse 10 fest angeordnet und in der Grundplatte 2 in Richtung der Pfeile x, x' verschiebbar geführt. Die Bremsvorrichtung 4 ist als Ölbremszylinder 19 ausgebildet und unverschiebbar an der Grundplatte 2 gelagert. Eine Kolbenstange 20 des Ölbremszylinders 19 ist über eine Flanschplatte 21 an der Führung 9 abgestützt, wobei die Abstützung über ein auf der Führung 9 laufendes Kugellager 22 erfolgt. Die Spindel 7 ist von dem Drehantrieb 6 angetrieben. Der Drehantrieb 6 wird im Wesentlichen von einem Elektromotor 23 gebildet, welcher über eine Antriebsscheibe 24 und einen Riemen 25 eine drehfest mit der Spindel 7 verbundene Antriebsscheibe 26 antreibt. Die Antriebsscheiben 24, 26 und der Riemen 25 sind im Antriebsgehäuse 10 angeordnet. Der Elektromotor 23 ist an dieses angeflanscht. Unterhalb der Antriebsscheibe 26 ist die Kupplung 8 angeordnet. Die Kupplung 8 ist drehfest mit der Spindel 7 verbunden und treibt im geschalteten Zustand eine Antriebsscheibe 27 an. Diese treibt über einen Riemen 28 eine weitere Antriebsscheibe 29 an. Die Antriebsscheibe 29 steht in Verbindung mit dem synchronisierten Vorschubantrieb 5, der als Spindelantrieb 30 ausgebildet ist und im Wesentlichen aus einer Vorschubspindel 31, einer Vorschubmutter 32 und einer Spindelführung 33 besteht. Die Antriebsscheibe 29, die Spindelführung 33 und die Vorschubmutter 32 sind drehfest miteinander verbunden und im Antriebsgehäuse 10 über Kugellager 34, 35 frei drehbar gelagert. Die Vorschubspindel 31 und die Vorschubmutter 32 stehen über ein Gewinde 36 miteinander in Verbindung. Mit einem unteren Ende 37 ist die Vorschubspindel 31 in der Kolbenstange 20 des Ölbremszylinders 19 befestigt. Bei sich drehender Spindel 7 bewirkt ein Einschalten der elektromagnetischen Kupplung 8 eine Mitnahme der Antriebsscheibe 27 und somit über den Riemen 28 eine Drehung der Antriebsscheibe 29, die wiederum zu einer Drehung der Vorschubmutter 32 führt. Eine Rotation der Vorschubmutter 32 bewirkt über das Gewinde 36 abhängig von der Drehrichtung der Vorschubmutter 32 ein Verfahren der sich nicht drehenden Vorschubspindel 31 in die Richtung x bzw. in die Richtung x'. Die Verfahrbewegung ist hierbei abhängig von der Zahl der Umdrehungen, welche die Vorschubmutter 32 macht, bzw. abhängig von der Steigung des Gewindes 36 der Vorschubmutter 32 und der Vorschubspindel 31.

In Fig. 2 ist die Vorrichtung 1 in vereinfachter, schematischer Darstellung in drei verschiedenen Stellungen I, II und III abgebildet. Hierbei liegt die Grundplatte 2 in jeder der Stellungen I bis III auf einem einheitlichen Niveau N. Die Stellung I zeigt die Vorrichtung 1 in einer Grundstellung vor dem Beginn eines Bohrschritts. In dieser Stellung steht ein in ein Bohrfutter bzw. eine Spannzange 38 eingespannter Kombibohrer 39 auf einer Höhe H₁. In der Stellung II ist die Vorrichtung 1 in einer Position zu sehen, in welcher der Bohrschritt beendet ist und der Kombibohrer 39 auf einer Höhe H₂ steht. Aus der Differenz der Höhen H₂ und H₁ ergibt sich eine Bohrtiefe b. In der Stellung III ist die Vorrichtung 1 in einer Position dargestellt, in welcher der Schneideschritt beendet ist und der Kombibohrer 39 auf einer Höhe H₃ steht. Aus der Differenz der Höhen H₃ und H₂ ergibt sich eine Schneidtiefe s. Aus der Differenz der Höhen H₃ und H₁ ergibt sich eine Arbeitstiefe a der Vorrichtung 1. An der Grundplatte 2 der Vorrichtung 1 sind zwei in den Pfeilrichtungen x bzw. x' verstellbare Anschläge 40, 41 angeordnet. Diese wirken mit dem Grundgehäuse 10 bzw. der Flanschplatte 21 zusammen. Ein Verfahren der Vorrichtung 1 aus der Stellung I in die Stellung II erfolgt durch eine Bewegung der Kolbenstange 13 in Pfeilrichtung x. Mit der Kolbenstange 13 bewegt sich die Spindel 7 und das Antriebsgehäuse 10 mit den darin und daran angeordneten Bauteilen in die Pfeilrichtung x. Dies bewirkt ein Verfahren des Kombibohrers 39 um die Wegstrecke b und über die Vorschubspindel 31 ein Einschieben der Kolbenstange 20 in den Ölbremszylinder 19. Die Verfahrbewegung aus der Stellung I in die Stellung II wird durch das Auftreffen der Flanschplatte 21 auf den Anschlag 41 beendet. Das Verfahren der Vorrichtung 1 aus der Stellung II in die Stellung III wird mit Hilfe des synchronisierten Vorschubantriebs 5 realisiert. Durch Zuschalten der Kupplung 8 erfolgt eine Übertragung der Rotation der Spindel 7 über die Antriebsscheiben 27, 29 auf die Vorschubmutter 32, die eine Bewegung der Vorschubspindel 31 in die Pfeilrichtung x' bewirkt. Durch diese Bewegung wird das Antriebsgehäuse 10 mit den darin und daran angeordneten Bauteilen in Pfeilrichtung x zur Grundplatte 2 hin gezogen. Dies bewirkt eine weitere Verschiebung der Kolbenstange 13 des Zylinders 11 in die Pfeilrichtung x, die auch durch eine Beaufschlagung des Zylinders 11 unterstützt sein kann. Ein Herausfahren des Kombibohrers 39 aus einem nicht dargestellten Werkstück erfolgt in umgekehrter Reihenfolge der Schritte I, II und III. Selbstverständlich ist es hierzu erforderlich, die Drehrichtung der Spindel 7 umzukehren.

Im Folgenden wird eine praxisnaher Ablauf des Bohrbetriebs beschrieben. Die Stellung I zeigt die Vorrichtung 1 in der Ausgangsstellung vor dem Bearbeiten eines Werkstücks. Der Elektromotor 23 läuft mit hoher Drehzahl im Rechtslauf, die Kupplung 8 ist ausgekuppelt. Der Bohrvorschub b wird über den Pneumatikzylinder 11 gefahren bis der Anschlag 41 den Bohrvorschub stoppt. Die Vorschubgeschwindigkeit ist über den Ölbremszylinder 19 einstellbar. Aus der Stellung II erfolgt das Gewindeschneiden. Hierzu wird der Elektromotor 23 auf eine langsame Drehzahl im Rechtslauf umgeschaltet, die Kupplung 8 wird eingekuppelt und somit werden die Spindeldrehzahl und der Vorschub über den Spindelantrieb 30 passend zur Gewindesteigung des zu schneidenden Gewindes synchronisiert. Das Erreichen der Schneidtiefe s wird durch den Anschlag 40 überwacht. Der Rückhub kann nach Erreichen der Arbeitstiefe a erfolgen. Hierzu wird die Drehrichtung des Elektromotors 23 auf Linkslauf geändert, dies bewirkt ein Herausschrauben des Kombibohrers 39 aus dem Werkstück. Danach wird die Kupplung 8 ausgekuppelt und der Motor 23 ausgeschaltet und der Kombibohrer 39 aus der Stellung II mittels des pneumatischen Zylinders 11 in die Ausgangsstellung I gefahren.

Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht des Kombibohrers 39. Der Kombibohrer 39 weist im Wesentlichen drei Abschnitte A, B und C auf. Im Abschnitt A ist der Kombibohrer 39 als Bohrer 42 ausgebildet, der zur Erzeugung eines Kernloches in einem Werkstück vorgesehen ist. Im Abschnitt B ist der Kombibohrer 39 als Gewindeschneider 43 ausgestaltet, der dafür vorgesehen ist, in das vom Bohrer 42 vorgebohrte Kernloch ein Gewinde zu schneiden. Im Abschnitt C ist der Kombibohrer 39 mit einem Schaft 44 versehen, der zum Einspannen des Kombibohrers 39 in das Bohrfutter 38 dient.

Die Erfindung ist nicht auf dargestellte oder beschriebene Ausführungsbeispiele beschränkt. Sie umfasst vielmehr Weiterbildungen der Erfindung im Rahmen der Schutzrechtsansprüche. Insbesondere sieht die Erfindung vor, den Elektromotor ortsfest an der Grundplatte anzuordnen und die Spindel über eine auf einem Keilwellenprofil der Spindel verschiebliche Antriebsscheibe anzutreiben, wobei es hier vorgesehen sein kann, den Antriebsriemen durch eine langlochähnliche Ausnehmung in der hohlen Kolbenstange zu führen.

Bezugszeichenliste

1

Vorrichtung

2

Grundplatte

3

unsynchronisierter Vorschubantrieb

4

Bremsvorrichtung

5

synchronisierter Vorschubantrieb

6

Drehantrieb

7

Spindel

8

Kupplung

9

Führung

10

Antriebsgehäuse

11

Zylinder

12

Zylindergehäuse

13

hohle Kolbenstange

14

Ende (von

12

)

15

oberes Ende (von

13

)

16

unteres Ende (von

13

)

17

Muffe

18

Spannfutter

19

Ölbremszylinder

20

Kolbenstange (von

19

)

21

Flanschplatte

22

Kugellager

23

Elektromotor

24

Antriebsscheibe

25

Riemen

26

Antriebsscheibe

27

Antriebsscheibe

28

Riemen

29

Antriebsscheibe

30

Spindelantrieb

31

Vorschubspindel

32

Vorschubmutter

33

Spindelführung

34

Kugellager

35

Kugellager

36

Gewinde

37

unteres Ende (von

31

)

38

Bohrfutter (Spannzange)

39

Kombibohrer

40

Anschlag

41

Anschlag

42

Bohrer

43

Gewindeschneider

44

Schaft

Claims

1. Vorrichtung (1) zur Herstellung eines Innengewindes mittels eines Kombibohrers (39), dadurch gekennzeichnet, dass zum Antrieb des Kombibohrers (39)
ein Drehantrieb (6) mit Spindel (7) vorgesehen ist,
wobei ein unsynchronisierter Vorschubantrieb (3, 11) auf die Spindel (7) in einem Bohrschritt einwirkt und
wobei ein mit dem Drehantrieb (6) synchronisierter und von diesem antreibbarer weiterer Vorschubantrieb (5, 30), welcher über eine Kupplung (8) zuschaltbar ist, auf die Spindel (7) in einem Schneideschritt einwirkt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der unsynchronisierte Vorschubantrieb (3) insbesondere als Pneumatikzylinder (11) oder Hydraulikzylinder oder hydropneumatischer Zylinder ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der synchronisierte Vorschubantrieb (5) insbesondere als Spindelantrieb (30) ausgebildet ist, der im Wesentlichen aus einer Vorschubspindel (31) und einer Vorschubmutter (32) besteht.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (8) insbesondere als elektromagnetische Kupplung ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der synchronisierte Vorschubantrieb (5, 30) insbesondere parallel oder in Reihe zu der Spindel (7) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verfahrweg (b, s, a) des Vorschubantriebs (3, 5) durch wenigstens einen Anschlag (40, 41) und/oder durch wenigstens einen mechanischen und/oder elektrischen Endschalter einstellbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung des Vorschubantriebs (3, 5) durch eine Bremsvorrichtung (4), insbesondere einen Ölbremszylinder (19) einstellbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehantrieb (6) für die Spindel (7) insbesondere als indirekter Antrieb, vorzugsweise Riemenantrieb (24, 25, 26) oder als direkter Antrieb ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (11) eine hohle Kolbenstange (13) aufweist, durch welche die Spindel (7) verläuft.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (7) über die hohle Kolbenstange (13) an einer feststehenden Grundplatte (2) gelagert ist.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehantrieb (6) und die Spindel (7) mittels der Vorschubantriebe (3, 5) relativ zur feststehenden Grundplatte (2) verfahrbar sind.