DE19928680B4 - Vorrichtung zur Bohrtiefenbegrenzung an Tisch- und Säulenbohrmaschinen - Google Patents

Abstract

Vorrichtung zur Bohrtiefenbegrenzung an Tisch- und Säulenbohrmaschinen mit einer Pinole, mit einer parallel zur Vorschubbewegung angeordneten Führungsstange und mit einer zwischen der Pinole und der Führungsstange angeordneten Traverse, wobei auf der Führungsstange eine Einrichtung zur Grobeinstellung bewegbar angebracht ist und wobei die Führungsstange an einem Ende mit einem Gewinde versehen ist, welches mit einer Einrichtung zur Feineinstellung zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die aus einem beweglich angeordneten Stellelement (4) und einem Spannhebel (7) gebildete Einrichtung zur Grobeinstellung in einer Nut der Führungsstange (3) geführt und geklemmt ist und dass die Einrichtung zur Feineinstellung (8) in der Traverse (2) axial ortsfest geführt wird und durch eine Feder (9) in Richtung der auftretenden Haltekräfte spielfrei an die Traverse (2) gedrückt wird, wobei Selbsthemmung im Mechanismus eintritt.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bohrtiefenbegrenzung an Tisch- und Säulenbohrmaschinen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
• Es ist üblich an Säulenbohrmaschinen eine Bohrtiefenbegrenzung vorzusehen, um Beschädigungen am Werkstück oder an der Maschine zu verhindern. Häufig übernimmt die Bohrtiefenbegrenzung auch Schaltfunktionen, die bohrtiefenabhängig sind wie beispielsweise Drehrichtungsumkehr der Spindel beim Gewindeschneiden oder das Abschalten von Vorschubeinrichtungen.
• Bei Tisch- und Säulenbohrmaschinen sind im wesentlichen zwei Prinzipien zur definierten Bohrtiefeneinstellung bekannt. Bei dem ersten Prinzip wird ein Anschlagring auf der die Vorschubbewegung erzeugenden Ritzelwelle geklemmt und beim Bohrvorgang gegen einen Festanschlag gedreht. Daher ist der maximal einstellbare Bohrhub durch den Teilkreisdurchmesser der Ritzelwellenverzahnung begrenzt; dies ist besonders bei größeren Bohrmaschinen ein entscheidender Nachteil. Das zweite Prinzip beruht auf einer sich parallel zur Vorschubbewegung bewegenden Führungsstange, auf der ein axial verschiebliches Stellelement form- oder kraftschlüssig befestigt und gegen einen Festanschlag bewegt wird. Dieses Prinzip ist durch viele Varianten verwirklicht, die unterschiedliche Vor- und Nachteile aufweisen.
• Es sind Einrichtungen bekannt, bei denen ein anhand einer Skala positionierbares Stellelement durch eine Schraube auf eine meist eckig ausgebildete Führungsstange kraftschlüssig geklemmt wird. Das eckige Material wird aus Kostengründen verwendet, da es ohne weitere Bearbeitung eine Verdrehsicherung der Führungsstange bietet. Diese einfach und schnell zu bedienende Variante hat bei der Einstellung nachteilig eine maximale Auflösung von ca. 0,5 mm. Zusätzlich erweisen sich die Haltekräfte, die bei der Verwendung eines eckigen Materials durch die ungünstigen Flächenpressungen erreichbar sind, insbesondere bei großen Vorschubkräften als nicht ausreichend.
• Deutlich höhere Haltekräfte sind durch eine formschlüssige Befestigung des Stellelementes auf der Führungsstange realisierbar, wodurch allerdings die Bedienung erheblich komplizierter und zeitaufwendiger wird.
• Es sind Varianten geläufig, bei denen das Stellelement in einem gewissen Raster formschlüssig auf der Führungsstange befestigt werden kann, dies kann durch Bohrungen, Gewinde oder Verzahnungen geschehen. Eine zusätzliche Feineinstellung übernimmt die Positionierung des Stellelementes zwischen den Rasterpunkten. Dazu wird die Befestigung der Führungsstange über ein Gewinde in einer Stellmutter aufgenommen, die zur Pinole der Bohrmaschine in einer Traverse ortsfest angebracht ist. Durch diese Stellmutter kann die Führungsstange zusammen mit dem befestigten Stellelement verfahren werden. Zur Arretierung der eingestellten Position wird die Stellmutter mit einer Gegenmutter gekontert. Ein Mangel dieses Systems liegt in der Abweichung zwischen eingestellter und tatsächlicher Bohrtiefe, da zum Einstellen ein gewisses Spiel im Gewinde und in der Stellmutteraufnahme notwendig ist, welches beim Kontern entfernt bzw. verändert wird; daher verändert sich auch die eingestellte Bohrtiefe.
• Aus der DE 42 33 950 C2 ist eine Lösung bekannt, bei der ein Gehäuse, welches den Bohrhub begrenzt, auf einer als Zahnstange ausgebildeten Führungsstange verschiebbar angeordnet ist. In dem Gehäuse wird ein Sperrelement mit Federkraft in die Verzahnung gedrückt; zur Bohrtiefeneinstellung muss das Sperrelement in senkrechter Richtung zur Führungsstange gegen die Federkraft aus der Verzahnung gezogen werden, um dann das Gehäuse auf der Führungsstange zu verschieben. Dabei erzeugt die Resultierende aus den benötigten Kräften insbesondere durch den langen Hebelarm ein Biegemoment, welches eine Klemmwirkung gegen das Verschieben hervorruft. Weiterhin müssen sowohl von der Feder als auch vom Bediener nicht unerhebliche Reibungskräfte überwunden werden, da aus Gründen der Genauigkeit mit sehr engen Passungen gearbeitet werden muss. Diesem Problem der hohen Reibung unterliegt auch die auf das Sperrelement wirkende Feineinstellung, die dadurch einen schlechten Bedienkomfort und einen hohen Verschleiß aufweist. Außerdem ergibt sich auch bei engen Fertigungstoleranzen ein nicht unerheblicher Summenfehler bezüglich der eingestellten Bohrtiefe.
• Eine weitere, ähnliche Möglichkeit wird in DE 196 02 034 A1 beschrieben. Der grundsätzliche Aufbau entspricht dem in DE 42 33 950 C2 erläuterten. Auch hier wird ein Gehäuse formschlüssig auf der Führungsstange fixiert und kann zur Einstellung gegen eine Feder aus der Verzahnung gezogen werden. Anders als in DE 42 33 950 C2 wird die Feineinstellung durch zwei Gewinde beziehungsweise durch zwei Schneckenverzahnungen verwirklicht. Prinzipiell gelten jedoch die gleichen Nachteile.
• Bekannt ist auch eine Lösung, das Stellelement auf zwei Führungsstangen, von denen eine als Gewindestange ausgebildet ist, zu führen. Dabei stellt die zur Traverse drehbar gelagerte Gewindestange den Formschluss und die zweite Führungsstange die Verdrehsicherung her. Durch Drehung der Gewindestange bewegt sich das Stellelement zur Traverse und reguliert so den Bohrhub. Nachteilig ist dabei die fehlende Schnellverstellung der Bohrtiefe, da der Formschluss nicht gelöst werden kann und die Gewindestange aufgrund von Reibung und Einstellgenauigkeit nur eine geringe Steigung haben darf und daher zur Verstellung von großen Bohrhüben viele Umdrehungen der Gewindespindel notwendig sind.
• Auch aus der DE 42 20 635 C2 ist eine Bohrtiefenbegrenzung für Bohrmaschinen bekannt. Hier ist eine vertikal auf- und abwärts bewegliche Pinole mit einer Traverse verbunden, die von einem stangenförmigen Führungselement durchsetzt ist. Die Traverse kann somit auf dem Führungselement gemeinsam mit der Pinole relativ zum Führungselement verschoben werden. Des weiteren ist ein Tiefenanschlag auf dem Führungselement gelagert, der über eine Feststellschraube in gewünschter Höhe arretierbar ist. Mittels einer Gewindespindel lässt sich die Führungssäule vertikal um einen gewissen Betrag auf- oder abwärts bewegen und somit eine Feineinstellung vornehmen. Dieser Stand der Technik ist jedoch insbesondere hinsichtlich seiner Einstellgenauigkeit verbesserungswürdig.
• Ausgehend von dem zuletzt genannten Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine Bohrtiefenbegrenzung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 zu ermöglichen, die eine schnelle, einfache Handhabung bei einer größeren Genauigkeit und Zuverlässigkeit aufweist und eine genau definierte Bohrtiefenbegrenzung sowohl beim Bohren von Hand als auch beim Bohren mit Vorschubeinrichtungen bietet.
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 genannten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen einer solchen Vorrichtung ergeben sich aus den in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
• Die neuartige Bohrtiefenbegrenzung für Säulenbohrmaschinen vereint eine einfache und schnelle Bedienung mit hoher Stabilität und Präzision. Die gewünschte Bohrtiefe wird durch ein Stellelement auf einer parallel zur Vorschubrichtung angebrachten Führungsstange eingestellt. Die Führungsstange bewegt sich beim Bohrvorgang mit der Pinole, bis das Stellelement vor den Festanschlag stößt. Die zur Bohrtiefenbegrenzung notwendige Haltekraft des Stellelementes wird kraftschlüssig erzeugt. Dadurch kann das Stellelement im Gegensatz zu formschlüssigen Varianten einfach gelöst und schnell verschoben werden; die eingestellte Bohrtiefe kann über einen Zeiger auf einer Skala abgelesen werden. Durch Verwendung von geschliffenem Rundmaterial für die Führungsstange und einer eng tolerierten Bohrung im Stellelement ergibt sich im Gegensatz zu den bekannten eckigen Führungsstangen eine hohe Haltekraft. Um Materialaufwürfe in der Passung durch das Klemmen zu vermeiden, wird die Führungsstange mit einer Nut versehen, in der die Haltekraft vorzugsweise durch einen Spannhebel mit Schraube erzeugt wird, deren Ende als Zapfen ausgebildet ist. Gleichzeitig übernimmt die Nut die Funktion einer Verdrehsicherung für das Stellelement und die Führungsstange.
• Für den Fall, dass sehr präzise Bohrungen beispielsweise Sacklöcher oder Senkungen benötigt werden, ermöglicht eine zusätzliche Feineinstellung eine sehr genaue Nachjustierung der zuerst nach Skala eingestellten Bohrtiefe, die zum Beispiel durch Ausmessen von Probebohrungen überprüft werden kann. Dazu wird die Führungsstange, deren Ende mit einem Gewindezapfen versehen ist, nicht direkt an der Traverse befestigt, sondern in eine Stellmutter eingeschraubt. Die Stellmutter ist drehbar aber ortsfest in der Traverse gelagert, so dass durch Drehung der Stellmutter die Führungsstange und damit auch das Stellelement relativ zum Festanschlag bewegt wird. Durch die Steigung des Gewindes kann die Einstellgenauigkeit leicht beeinflusst werden.
• Der Vorteil dieser Feineinstellung liegt in einer durch Federkraft erzeugten Vorspannung aller beweglichen Teile in Richtung der auftretenden Haltekraft, wodurch Ungenauigkeiten, die durch Spiel zwischen den beweglichen Teilen hervorgerufen werden, vermieden werden, da bei allen Einzelteilen sowohl beim Einstellen als auch beim Bohrvorgang immer die gleichen Berührflächen anliegen. Außerdem erzeugt diese Vorspannung eine Selbsthemmung des Einstellmechanismus", so dass keine zusätzliche Arretierung gegen Selbstverstellung notwendig wird. Die Bedienung ist daher denkbar einfach und komfortabel.
• Für eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann das Stellelement nach Anspruch 5 als Zeiger ausgebildet werden, um auf einer Skala die Bohrtiefe ablesen zu können.
• Weiterhin kann die Bohrtiefenbegrenzung nach den Ansprüchen 6 bis 8 durch Schaltelemente ergänzt werden, die bohrtiefenabhängige Signale schalten können, wie zum Beispiel Endschalter zum Ein- oder Abschalten von Vorschubeinrichtungen oder zur Drehrichtungsumkehr von Gewindeschneideinrichtungen.
• Nachfolgend soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben werden. Dabei zeigt:
• 1 ein Beispiel einer Frontansicht einer erfindungsgemäßen Bohrtiefenbegrenzung und
• 2 eine zweite Ansicht der Bohrtiefenbegrenzung nach 1 in Draufsicht sowie
• 3 einen Schnitt durch das Stellelement.
• An einer Traverse (2) ist eine Führungsstange (3) parallel zur Vorschubrichtung an der Pinole (11) einer Säulenbohrmaschine angebracht. Zur Einstellung der maximalen Bohrtiefe wird ein beweglich angeordnetes Stellelement (4) durch einen Spannhebel (7) mit Schraube auf die Führungsstange (3) geklemmt, wobei das Ende der Schraube als Zapfen ausgebildet ist, der in eine Nut in der Führungsstange (3) eingreift. Vorteilhaft ist die Führungsstange (3) mit einem Kreisquerschnitt ausgestattet, der eine genaue Passung zum Stellelement (4) aufweist. So wird zum einen ein Kippen und damit ein Klemmen des Stellelementes (4) beim Verstellen verhindert. Weiterhin ergibt sich eine optimale Verteilung der Klemmkraft des Spannhebels (7), wodurch die Flächenpressung zwischen Stellelement (4) und Führungsstange (3) ausreicht, auch bei großen erforderlichen Haltekräften ein Durchrutschen zu verhindern. Die Nut in der Führungsstange (3) wird zusätzlich als Verdrehsicherung der Bohrtiefenbegrenzung verwendet. Dazu greift ein Zapfen (12), der im Bohrkopf (1) befestigt ist, in die Nut.
• Zur Realisierung der Feineinstellung ist das Ende der Führungsstange (3) mit einem Gewinde versehen, welches durch eine Einstellmutter (8) in der Traverse (2) aufgenommen wird; die Stellmuter befindet sich in einem Schlitz in der Traverse, so dass sie drehbar aber axial ortsfest ist. Eine Feder (9) zwischen der Traverse (2) und der Einstellmutter (8), deren Kraft in Richtung der Haltekraft beim Bohrvorgang wirkt, beseitigt auftretendes Spiel in der Feineinstellung.
• Das Schaltelement (10) wird ebenfalls durch das Stellelement (4) beim Bohren betätigt und ist so am Bohrkopf (1) befestigt, dass der Abschaltpunkt unabhängig zum Festanschlag (13) eingestellt werden kann. Daher kann je nach Bedarf synchron mit dem Ende des Bohrvorganges geschaltet werden oder auch um ein gewisses Sicherheitsmaß vor Erreichen des Festanschlages. Dies kann zum Beispiel beim Gewinden notwendig sein, um eine Bauteilzerstörung durch ein Nachlaufen des Werkzeuges zu verhindern.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Bohrtiefenbegrenzung an Tisch- und Säulenbohrmaschinen mit einer Pinole, mit einer parallel zur Vorschubbewegung angeordneten Führungsstange und mit einer zwischen der Pinole und der Führungsstange angeordneten Traverse, wobei auf der Führungsstange eine Einrichtung zur Grobeinstellung bewegbar angebracht ist und wobei die Führungsstange an einem Ende mit einem Gewinde versehen ist, welches mit einer Einrichtung zur Feineinstellung zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass die aus einem beweglich angeordneten Stellelement (4) und einem Spannhebel (7) gebildete Einrichtung zur Grobeinstellung in einer Nut der Führungsstange (3) geführt und geklemmt ist und dass die Einrichtung zur Feineinstellung (8) in der Traverse (2) axial ortsfest geführt wird und durch eine Feder (9) in Richtung der auftretenden Haltekräfte spielfrei an die Traverse (2) gedrückt wird, wobei Selbsthemmung im Mechanismus eintritt.
2. Bohrtiefenbegrenzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsstange (3) durch einen Zapfen (12), der in die Nut der Führungsstange (3) eingreift, gegen Verdrehung zum Bohrkopf (1) gesichert wird.
3. Bohrtiefenbegrenzung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsstange (3) einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.
4. Bohrtiefenbegrenzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (9) eine Tellerfeder ist.
5. Bohrtiefenbegrenzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (4) als Zeiger (5) ausgebildet ist, durch den auf der Skala (6) die Bohrtiefe abgelesen werden kann.
6. Bohrtiefenbegrenzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (4) neben dem Festanschlag auch das Schaltelement (10) betätigt, wobei der Schaltpunkt des Schaltelementes (10) unabhängig vom Festanschlag eingestellt werden kann.
7. Bohrtiefenbegrenzung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (10) ein Endschalter ist.
8. Bohrtiefenbegrenzung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (10) ein berührungslos erfassender Sensor ist.