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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur linearen Führung einer
Handbohrmaschine beim Bohren mit einer Führungseinheit.
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Stand der Technik:
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Vorrichtungen
der einleitend bezeichneten Art sind bereits in vielfältigen Ausführungsformen
bekannt geworden. Normalerweise dienen derartige Vorrichtungen für Anwendungen
mit vertikaler Bohrmaschinenführung
durch einen Betätigungshebel und
werden in einem solchen Fall häufig
als Bohrständer
bezeichnet.
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Einige
Ausführungsformen
sind leicht transportabel und können
daher an verschiedenen Einsatzorten verwendet werden.
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Dennoch
ist der Einsatzbereich solcher Vorrichtungen begrenzt.
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Aufgabe und Vorteile der
Erfindung:
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung der einleitend
bezeichneten Art bereitzustellen, die sich vergleichsweise flexibler
einsetzen lässt.
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Diese
Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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In
den Unteransprüchen
sind vorteilhafte und zweckmäßige Weiterführungen
der Erfindung beschrieben.
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Die
Erfindung geht von einer Vorrichtung zur linearen Führung einer
Handbohrmaschine beim Bohren mit einer Führungseinheit aus. Der Kern
der Erfindung liegt nun darin, dass die Führungseinheit die Handbohrmaschine
in Bohrrichtung abhängig
von der Drehzahl der Bohrmaschine in Bohrrichtung linear zwangsbewegt.
Damit lassen sich auf reproduzierbare Weise Bohrungen mit immer
konstantem Bohrvorschub herstellen, was für einige Anwendungsfälle, beispielsweise
im Flugzeugbau, für
eine reproduzierbare Qualität
erwünscht
bzw. erforderlich ist. Durch die Zwangsbewegung der Bohrmaschine
kann mit geeigneten Fixierungsmittel an einer Vorrichtung von der
normalerweise vertikalen Bohrrichtung abgewichen werden, so dass
jede Ausrichtung beim Bohren möglich
ist. Beispielsweise wird die Vorrichtung an die zu bearbeitende
Oberfläche über Ansaugmittel positioniert.
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Die
Bohrmaschine ist vorzugsweise drehzahlgeregelt und wird z.B. elektrisch
oder über
Pressluft angetrieben.
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In
einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind Kopplungsmittel
vorgesehen, mit welchen die Zwangsbewegung wenigstens unterbrechbar
ist. Damit lässt
sich bestimmen, wann die Zwangsbewegung in Bohrrichtung enden soll.
Vorzugsweise lassen sich die Kopplungsmittel auch zum in Gangsetzen
der Linearbewegung verwenden. Durch diese Maßnahme lässt sich ein Bohrvorgang leicht
kontrollieren. Z.B. wird das in Gangsetzen manuell beispielsweise über einen
Betätigungsknopf, z.B.
Druckknopf bewirkt. Der Betätigungsknopf
hat vorzugsweise einen Rastzustand, der es ermöglicht, ein Auskoppeln sicher
beizuschalten, so lange keine weitere bewusste Betätigung stattfindet.
Es ist auch denkbar, dass bei z.B. pressluftbetriebenen Bohrmaschinen
mit Ansteigen des Pressluftdrucks die Kopplungsmittel für eine Zwangsbewegung
automatisch eingekoppelt werden, so dass bei in Gangsetzen der Bohrmaschine
eine zwangsgeführte
Linearbewegung stattfindet. Zum automatischen pneumatischen Einkoppeln
kann z.B. auf ein Einkoppelelement ein Pneumatikzylinder wirken.
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Im
Weiteren ist es besonders vorteilhaft, wenn die Kopplungsmittel
dazu ausgelegt sind, in Abhängigkeit
vom Bohrzustand die Zwangsbewegung zu unterbrechen. Vorzugsweise
geschieht das in Abhängigkeit
von einer vorgegebenen Bewegungsstrecke. Sobald diese Bewegungsstrecke,
die einer vorgegebenen Bohrtiefe entspricht, durchlaufen ist, koppelt
die Zwangsbewegung aus und der Bohrvorgang wird abgebrochen.
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Die
Kopplungsmittel umfassen dazu günstigerweise
ein aus- und einkoppelbares Gewindeelement. Durch diese Maßnahme kann
die Bohrbewegung auf besonders einfache und robuste Weise gesteuert
werden.
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Damit
eine vorgegebene Bohrtiefe nicht unbeabsichtigt überschritten wird, wird im
Weiteren vorgeschlagen, dass die Kopplungsmittel ein Anschlagorgan
umfassen, mittels dessen sich die Zwangsbewegung bei Anschlag des
Anschlagorgans abbrechen lässt.
In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, wenn das Anschlagorgan
auf das aus- und einkoppelbare Gewindeelement einwirkt. Wird beispielsweise
der Anschlag erreicht, bewegt eine Mechanik das aus- und einkoppelbare
Gewindeelement in eine Position, in welcher die Zwangsbewegung abgebrochen
wird.
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Außerdem ist
es vorteilhaft, wenn das aus- und einkoppelbare Gewindeelement eine
Spindel antreibt. In einer robusten einfachen Ausführungsform kann
das aus- und einkoppelbare Gewindeelement eine "Gantermutter" umfassen, die auf der Spindel sitzt.
Eine Gantermutter hat einen gekippten Zustand, in welchem sie außer Eingriff
ist und einen axial zu einer Spindel ausgerichteten Zustand, in
welchem die Gantermutter wie eine herkömmliche Mutter auf einer Spindel
arbeitet.
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Neben
einer Bewegungssteuerung der Bohrmaschine in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Bewegungsstrecke
ist es auch denkbar die Zwangsbewegung abzubrechen, wenn beispielsweise
die Kräfte
am Bohrer entgegen der Bohrrichtung zu groß werden oder aber, wenn auf
dem Bohrer keine Gegenkraft mehr ausgeübt wird, was nach dem Durchbohren
eines Bauteils mit begrenzter Dicke der Fall sein kann.
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Um über die
Drehzahl eine leicht kontrollierbare Vorwärtsbewegung der Bohrmaschine
zu erzeugen, ist es überdies
vorteilhaft, wenn die Führungseinheit
eine von der Bohrmaschine angetriebene Antriebswelle umfasst, die
untersetzt mit der Spindel verbunden ist, auf der z.B. eine Gantermutter sitzt.
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Zur
Erleichterung der Handhabung der Bohrmaschine mit Vorrichtung nach
Beendigung eines Bohrvorgangs wird im Weiteren vorgeschlagen, dass die
Führungseinheit
Rückstellmittel
zum Rückstellen der
Bohrmaschine in eine Ausgangsposition aufweist. Als Rückstellmittel
kommen z.B. Druckfedern in Frage, die beim zwangsgeführten Vorschub
der Bohrmaschine in Bohrrichtung gespannt werden und beim außer Eingriff
treten der Kopplungsmittel die Bohrmaschine mit entsprechenden Teilen
der Vorrichtung in eine Ausgangsposition automatisch zurückdrücken.
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Die
Druckfedern werden z.B. von Führungssäulen durchdrungen
die in entsprechenden Abschnitten in der Vorrichtung geführt sind,
womit eine gerichtete Kraftwirkung der Druckfedern gewährleistet
ist.
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Zeichnungen:
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und unter Angabe
weiterer Vorteile von Einzelheiten nachfolgend näher erläutert. Es zeigen
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1 eine
schematische Handbohrmaschine in einer Führungsvorrichtung mit Zwangsvorschub angeordnet
in Seitenansicht,
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2 die
Handbohrmaschine mit Führungsvorrichtung
gemäß 1 in
einer Vorderansicht,
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3a ein
Schnitt durch die Vorrichtung mit Handbohrmaschine gemäß Schnittlinie
A-A in 1 und
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3b bis 3f Schnitte
entlang der entsprechenden Buchstaben in 1a und 3a.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels:
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Die
in den Figuren dargestellte Führungsvorrichtung 1 mit
schematisch dargestellter Handbohrmaschine 2 umfasst eine
Auflageeinrichtung 3 sowie eine Vorschubeinrichtung 4.
In der Vorschubeinrichtung 4 ist die Handbohrmaschine 2 z.B. über eine Spannschelle 5 fixiert.
Die Auflageeinrichtung 3 ist mit der Vorschubeinrichtung 4 über zwei
Führungssäulen 6, 7 (siehe
z.B. 3f), einer Antriebswelle 8 (siehe
z.B. 3d) sowie einer Gewindespindel 9 (siehe
unter anderem 3f) verbunden.
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Die
Führungssäulen 6, 7 haben
die Aufgabe bei einem Zwangsvorschub der Vorschubeinrichtung 4 in
Bezug auf die Auflageeinrichtung 3 dafür zu sorgen, dass die Vorschubeinrichtung 4 parallel
zur Auflageeinrichtung 3 geführt und bewegt wird. Dazu weisen
die Führungssäulen 6, 7 einen
in der Auflageeinrichtung 3 fest verankerten Abschnitt 7a und
einen in der Vorschubeinrichtung 4 verschiebbaren Abschnitt 7b auf.
Zwischen der Vorschubeinrichtung 4 und der Auflageeinrichtung 3 ist
von den Führungssäulen 6, 7 durchdrungen
jeweils eine Druckfeder 10, 11 durch Anschlaghülsen 12 an
den Enden der jeweiligen Druckfederlage definiert angeordnet. Der
maximale Abstand amax wird durch Anschlagscheiben 12a am jeweiligen
Ende der Führungssäule 6, 7 in
der Vorschubeinrichtung definiert. Bei maximalem Abstand amax liegt die Anschlagscheibe 12a auf
einem Absatz 12b einer jeweiligen Bohrung 13, 14 im
Gehäuse 4a der
Vorschubeinrichtung 4 auf.
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Bei
einer Verkleinerung des Abstandes amax wird
in der jeweiligen Druckfeder 10, 11 eine Druckspannung
aufgebaut, die die Vorschubeinrichtung 4 und die Auflageeinrichtung 3 auseinander
zurückdrücken möchte.
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Ein
Zwangsvorschub der Vorschubeinrichtung 4 in Bezug auf die
Auflageeinrichtung 3, die z.B. an einem zu bohrenden Gegenstand über nicht
dargestellte Fixiermittel positioniert ist, erfolgt über die Gewindespindel 9,
die im Gehäuse 3a der
Auflageeinrichtung 3 axial nicht verschiebbar drehgelagert ist.
Am gegenüberliegenden
Ende wirkt ein Gewinde 9a der Gewindespindel 9 im
eingekoppelten Zustand mit einem ein- und auskoppelbaren Gewindeelement 15,
z.B. einer Gantermutter, wie mit einer herkömmlichen Mutter auf einer Gewindespindel
zusammen. Die ganze Mechanik ist am Besten in 3e zu
sehen. Die Gantermutter 15 wird mit einem Bolzen 16 daran
gehindert, sich mit zu drehen. Ein Bolzen 17 mit Druckfeder 17a an
einer ungefähr
diametral gegenüberliegenden
Stelle wirkt auf die Gantermutter 15 so ein, dass diese
sich auf dem Gewinde 9a der Gewindespindel 9 ohne
weitere Einwirkung im eingekoppelten Zustand befindet.
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Die
Gewindespindel 9 wird über
die Antriebswelle 8 angetrieben. Die Antriebswelle 8 ist
im Bereich der Vorschubeinrichtung 4 mehreckig, z.B. viereckig
und dort längsverschiebbar
in einem Zahnrad 18 angeordnet, um beim Antrieb eine Änderung
des Abstands a zwischen Auflageeinrichtung 3 und Vorschubeinrichtung 4 ausgleichen
zu können.
Durch den nicht runden Querschnitt der Antriebswelle 8 im Gleitbereich
des Zahnrads wird bei unterschiedlichen Positionen der Antriebswelle 8 im
Zahnrad 18 immer gewährleistet,
dass eine Drehbewegung des Zahnrads 18 auch auf die Antriebswelle 8 übertragen
wird. Das Zahnrad 8 greift in ein Zahnrad 19,
das auf der Antriebswelle 19a der Handbohrmaschine 2 sitzt.
Die Zahnraddurchmesser bzw. Zähnezahl
der Zahnräder ist
so bemessen, dass bei der Übertragung
einer Drehbewegung des Zahnrads 19 bei laufender Bohrmaschine
auf das Zahnrad 18 eine erste Untersetzung stattfindet.
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Auf
der Antriebswelle 8 sitzt an ihrem gegenüberliegenden
Ende im Gehäuse 3a der
Auflageeinrichtung 3 ein Zahnrad 20 das ein deutlich
größeres Zahnrad 21 antreibt,
wobei auf der gleichen Welle 21a auf der auch das Zahnrad 21 drehfest
angebracht ist, ein sich weiteres Zahnrad 22 befindet,
das mit einem Zahnrad 23 zusammenwirkt, welches verdrehsicher
an der Gewindespindel 9 angeordnet ist.
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Durch
diese Vorgehensweise wird die Drehzahl der Handbohrmaschine 2 stark
untersetzt auf die Gewindespindel 9 übertragen mit einem Untersetzungsverhältnis von
z.B. 1:10. Dies hängt
vom Verhältnis
der Zähnezahlen
der Zahnräder
18:19, 21:20 bzw. 23:22 ab.
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Das
Zahnrad 23 ist über
einen Stift 23a verdrehsicher auf einem Wellenabschnitt 9b der
Gewindespindel 9 im Gehäuse 3a der
Auflageeinrichtung 3 angeordnet.
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Durch
die Drehbewegung der Gewindespindel 9 wird über die
darauf laufende Gantermutter (wenn diese eingekoppelt ist) die Vorschubeinrichtung 4 gegen
die Auflageeinrichtung 3 entgegen der Druckspannung der
Druckfedern 10, 11 bewegt. Die Vorschubbewegung
wird solange durchgeführt,
bis ein Anschlagelement 24 die Gantermutter 15 auskoppelt,
d.h. im vorliegenden Fall in einen verkippten Zustand bringt, in
welchem die Mutter nicht mehr mit dem Gewinde 9a der Gewindespindel 9 zusammenwirkt.
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Das
Anschlagelement 24 umfasst ein im Gehäuse 4a der Vorschubeinrichtung 4 geführtes Verschiebestück 25,
das unmittelbar auf einen Absatz 15a der Gantermutter 15 wirkt.
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Im
Arbeitszustand der Bohrmaschine 2 befindet sich das Verschiebestück 25 in
einem nicht eingerasteten Zustand, in welchem Einrastbolzen 26 nicht
in Einrastvertiefungen 25a, z.B. einer Einrastnut, des
Verschiebestücks 25 eingerastet
sind. Am Verschiebestück 25 ist
ein Anschlagbolzen 27, z.B. eine Schraube, angeordnet,
auf welchem ein Anschlagelement 28, z.B. eine Mutter, in
der Lage justierbar vorgesehen ist. Ein Ende 27a des Anschlagbolzens 27 kann
in einer Bohrung 29 des Verschiebestücks 25 verschoben
werden. Das andere Ende ist im Gehäuse 3a der Auflageeinrichtung 3 befestigt. Wenn
jedoch bei der Vorschubbewegung das Anschlagelement 28 an
einem Betätigungsrand 25b des
Verschiebestücks 25 in
Anschlag kommt, wird das Verschiebestück 25 nach oben gedrückt, wodurch
die Gantermutter 15 verkippt und außer Eingriff gerät und außer Eingriff
bleibt, weil in die Einrastvertiefungen 25a des Verschiebestücks 25 die
Einrastbolzen 26 einrasten und das Verschiebestück 25 dort lagefixieren.
Damit wird sichergestellt, dass die Spindel sich in Bezug auf die
Gantermutter 15 axial frei bewegen kann, um einen Bohrer
(nicht dargestellt) aus einer Bohrung herauszuziehen. Dies kann selbsttätig erfolgen,
da die Druckfedern 10, 11 dafür Sorge tragen, dass sich die
Auflageeinrichtung 3 und Vorschubeinrichtung 4 auseinanderbewegen
bis der maximale Abstand amax erreicht ist
(siehe 3d).
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Gegebenenfalls
ist für
diese Bewegung in manchen Fällen,
z.B. wenn der Bohrer hakt, eine leichte manuelle Unterstützung notwendig.
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Für den nächsten Bohrvorgang
ist das Verschiebestück 25 bei
Auflageeinrichtung 3 und Vorschubeinrichtung 4 in
maximalem Abstand automatisch in nicht eingerasteter Position, da
der Anschlagbolzen 27 mit seinem Kopf 27b beim
Auseinanderfahren von Auflageeinrichtung 3 und Vorschubeinrichtung 4 das
Verschiebestück 25 in
eine ausgerasterte Position zieht. Dies hat zur Folge, dass der
Bolzen 17 die Gantermutter 15 in Eingriff mit
dem Gewinde 9a der Gewindespindel 9 bringt und
damit für
den Bohrvorgang die lineare Zwangsbewegung in Gang gesetzt wird.
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Es
ist jedoch auch eine Ausführungsform denkbar,
bei welcher der Anschlagbolzen 27 am Verschiebestück fest
angeordnet ist und das dem Ende 27a gegenüberliegende
Ende in eine Vertiefung im Gehäuse 3a der
Auflageeinrichtung 3 frei eintauchen kann, bis das Anschlagelement 28 in
Anschlag mit der Auflageeinrichtung 3 kommt und damit die
lineare Zwangsbewegung durch Verschieben des Verschiebestücks 25 unterbricht.
Bei dieser Ausführungsform ist
es jedoch erforderlich, dass das Verschiebestück 25 nach dem Auseinanderfahren
von Auflageeinrichtung 3 und Vorschubeinrichtung 4 manuell
in eine nicht eingerastete Position gebracht wird, um einen neuen
Bohrvorgang zu beginnen.
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Durch
die Bohrvorrichtung 1 ist es somit möglich mit definierter Kraft
unabhängig
von der Lage der Bohrmaschine, z.B. senkrecht, horizontal, über Kopf
eine immer definierte Bohrkraft bei einem Bohrvorgang aufzubringen,
was zu Bohrungen mit gleichbleibender reproduzierbarer Qualität führt.
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- 1
- Führungsvorrichtung
- 2
- Handbohrmaschine
- 3
- Auflageeinrichtung
- 3a
- Gehäuse
- 4
- Vorschubeinrichtung
- 4a
- Gehäuse
- 5
- Spannschelle
- 6
- Führungssäule
- 7
- Führungssäule
- 7a
- fester
Abschnitt
- 7b
- verschiebbarer
Abschnitt
- 8
- Antriebswelle
- 9
- Gewindespindel
- 9a
- Gewinde
- 9b
- Abschnitt
- 10
- Druckfeder
- 11
- Druckfeder
- 12
- Anschlaghülse
- 12a
- Anschlagscheibe
- 12b
- Absatz
- 13
- Bohrung
- 14
- Bohrung
- 15
- Gewindeelement
- 15a
- Absatz
- 16
- Bolzen
- 17
- Bolzen
- 17a
- Druckfeder
- 18
- Zahnrad
- 19
- Zahnrad
- 20
- Zahnrad
- 21
- Zahnrad
- 21a
- Welle
- 22
- Zahnrad
- 23
- Zahnrad
- 23a
- Stift
- 24
- Anschlagelement
- 25
- Verschiebestück
- 25a
- Einrastvertiefungen
- 25b
- Betätigungsrand
- 26
- Einrastbolzen
- 27
- Anschlagbolzen
- 27a
- Ende
- 28
- Anschlagelement
- 29
- Vertiefung