DE2409661A1

DE2409661A1 - Bohrmaschine

Info

Publication number: DE2409661A1
Application number: DE2409661A
Authority: DE
Inventors: auf Nichtnennung. P Antrag
Original assignee: Creusot Loire SA
Current assignee: Creusot Loire SA
Priority date: 1973-03-14
Filing date: 1974-02-28
Publication date: 1974-09-26
Also published as: US3945750A; JPS5048585A; ES423692A1; BE810248A; IT1009233B; CS185220B2; FR2221218B1; GB1456440A; NL7402238A; DD112365A5; DE7407058U; FR2221218A1

Description

Patentanwalt·

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DIpI-Sn- , K. LAMPRECHT

Dr.-hi^. Π. U ϊΖ 'C T 2 Jr. «Manche η 22, Steinedorfetf. 1· 2409661

310-22.252Ρ22.253H-) 28. 2.

CREUSOT-LOIRE, Paris (Frankreich)

Bohrmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bohrmaschine mit einer Werkstückhalterung, einer drehbaren Bohrstange, einer längs der Bohrstange verschiebbar geführten und mit ihr drehfest verbundenen Werkzeugträgerplatte, einen Drehantrieb für das Drehen der Bohrstange um deren Achse und einer Vorrichtung zum Verstellen der Werkzeugträgerplatte längs der Bohrstange.

Die soeben kurz geschilderte Bohrmaschine ist vornehmlich für die Bearbeitung von Ringen oder Rohrschüssen großer Abmessungen bestimmt.

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Um Bohrungen von großem Durchmesser und Verbindungs- oder Anschlußprofile im Inneren von Rohrschüssen großer Durchmesser auszuführen, wie sie bei Kernhüllen in Atomreaktorgefäßen verwendet werden, benutzt man-im allgemeinen Vertikaldrehbänke bzw. Karusseldrehbänke. Nun haben aber diese Hüllen zunehmend größere Durchmesser, was die Verwendung üblicher Maschinen ausschließt. Außerdem haben die Kernhüllen eine relativ geringe Wandstärke im Verhältnis zu ihrem Durchmesser und ihrer Höhe, so daß sie sich sehr leicht verformen. Es ist infolgedessen schwierig, sie mit guter Genauigkeit zu bearbeiten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine speziell für diese Arbeit ausgelegte Großbohrmaschine zu schaffen.

Die erfindungsgemäße Bohrmaschine der eingangs geschilderten Art ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugträgerplatte horizontal ist und die Bohrstange durch zwei Zentrier organe in vertikaler Lage gehalten wird, von denen das eine an der Werkstückhalterung , das andere an einer horizontalen Traverse eines Portals oder Joches sitzt, die sich in einem gewissen Abstand von der Halterung über dieser erstreckt.

Nach einem zusätzlichen besonderen Merkmal der Erfindung sind zumindest eines der Zentrierorgane der Bohrstange sowie diese Bohrstange selbst ausbaubar.

Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal der Erfindung ist die Werkstückhalterung am Boden eines Schachtes angeordnet, der sich zwischen den Pfosten des Portals oder Joches befindet.

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Die Erfindung wird nunmehr ausführlicher unter Bezugnahme auf ein spezielles Ausführungsbeispiel beschrieben, das in der Zeichnung veranschaulicht ist. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine teilweise aufgebrochene Frontansicht der erfindungsgemäßen Bohrmaschine,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II—II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Aufsicht auf die Maschine nach Entfernen des Joches,

Fig. 4 eine Einzelheit der Antriebsvorrichtung für die Bohrstange und die Einstellung der Werkzeugträgerplatte,

Fig. 5 eine Aufsicht auf die Einstellvorrichtung für die Weikzeugträgerplatte,

Fig. 6 eine Einzelheit der Aufspannung des Werkstücks.

Die erfindungsgemäße Bohrmaschine, wie sie insgesamt in den Fig .1,2 und 3 veranschaulicht ist, hat eine flache Werkstückhalterung 1, eine Bohrstange 2 und ein Joch 3 mit einer horizontalen Traverse 30, die sich über bzw. oberhalb der Werkstückhalterung erstreckt .

Die Bohrstange 2 wird durch zwei Zentrierorgane 11 und 31 in vertikaler Lage gehalten, von denen das eine Organ an der Werkstück-

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halterung, das andere an der horizontalen Traverse 30 sitzt. Eine Werkzeugträgerplatte 4 von im wesentlichen dreieckiger Form kann längs der Bohrstange gleitend geführt werden. In dem dargestellten Beispiel befindet sich die Werkstückhalterung an dem Boden eines Schachtes 5, der zwischen den Stützen 35 der ihn überquerenden horizontalen Traverse 30 des Joches 3 liegt.

Das zu bearbeitende Werkstück 6 ist auf der Werkstückhalterung mittels Spannvorrichtungen 7 festgelegt. Die Zentrierorgane 11 und 31 für die Bohrstange sind Spitzen tragende Stützkörper für große Axialbelastung .

Die Drehung der Bohrstange erfolgt durch einen Elektromotor, eine Getriebeverbindung und ein Drehzahlminderungsgetriebe auf dem Joch 3. Am Ende der Ausgangswelle des Drehzahlminderungsgetriebes ist ein Ritzel 32 mit Winkelverzahnung angeordnet (Fig. 4), das im Eingriff mit einem Antriebszahnkranz 22 steht, der am oberen Teil der Bohrstange 2 festgelegt ist. Die Winkelverzahnung gestattet einen stoß- und vibrationsfreien Antrieb.

Die Werkzeugträgerplatte 4 besteht aus einem hohlen Blechkörper in Form eines gleichseitigen Dreiecks. An den drei Spitzen dieses Körpers sind Werkzeugschlitten angeordnet. Man kann beispielsweise einen Werkzeugschlitten 41 für konisches Bohren, einen Schlitten 42 für zylindrisches Bohren und einen weiteren Schlitten 53 für Feinschleifen vorsehen (Fig. 3).

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Die Platte 4 hat eine zentrale zylindrische Buchse 46 und ist auf die Bohrstange aufgeschoben. Außerdem ist die Bohrstange mit einer gradlinigen, parallel zur Bohrstangenachse verlaufenden Rippe 23 versehen, die spielfrei in eine Nut 44 eingreift, die längs der zylindrischen Buchse der Platte 4 verläuft. Auf diese Weise kann die Werkzeugträgerplatte längs der Bohrstange gleiten, wobei sie stets in drehfester Verbindung mit der Stange bleibt.

Die Buchse 46 ist längs geschlitzt; eine Bandschelle 46 und eine Spannvorrichtung 47 (Fig. 3) gestatten es, die Werkzeugträgerplatte gegebenenfalls auf der Bohrstange festzulegen.

Die Lage der Werkzeugträgerplatte 4 längs der Bohrstange wird durch zwei parallel zur Achse der Bohrstange angeordnete Gewindespindeln 8 bestimmt, die in einem gewissen Abstand von der Bohrstange in ihrerseits an der Bohrstange befestigten Lagen 80 gelagert sind (Fig. 4 und 5).

Jede Gewindespindel 8 greift in eine mit Muttergewinde versehene Buchse 45 in der Werkzeugträgerplatte 4 ein. Auf diese Weise erzielt man bei gleichzeitiger Drehung der Gewindespindeln um ihre Achsen die Verschiebung der Werkzeugträgerplatte längs der Bohrstange.

Die Drehung jeder Gewindespindel wird von einem Ritzel 81 bewirkt, das im Eingriff mit einem Zahnkranz 82 steht, der unterhalb des Antriebszahnkranzes 22 frei drehbar auf der Bohrstange gelagert ist. Bei normaler Betriebsweise werden die Gewindespindeln 8, die

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fest an der Bohrstange gehalten sind, mit dieser Bohrstange um deren Achse in Drehbewegung versetzt, sie nehmen auch den frei drehbaren Zahnkranz 82 mit. Indessen kann der frei drehbare Zahnkranz 82 gegen eine Drehung durch einen Kamm 83 gesperrt werden, der ein Teil eines Hebels 83 ist, der um eine Achse 830-geschv/enkt werden kann, die fest an der Traverse 30 sitzt und der an seinem Ende mit Zähnen 831 versehen ist, die in die Zähne des frei drehbaren Zahnkranzes 82 durch eine Schwenkbewegung des Hebels 83 um seine Achse eingreifen (Fig. 5). Unter diesen Bedingungen ist der frei drehbare Zahnkranz 82 an einer Drehung gehindert, er wirkt dann wie das Mittenrad eines Differentials, um das die Ritzel 81 als Umlauf räder kreisen, wobei so die Drehung der Gewindespindeln 8 um ihre A chse und damit die axiale Verstellung der Werkzeugträgerplatte '4 längs der Bohrstange bewirkt wird.

Man kann infolgedessen durch Blockieren der Drehbewegung des freidrehbaren Zahnkranzes 82 bei Drehung der Bohrstange in dem einen oder in dem anderen Drehsinn das Aufwärts- oder Abwärtsgleiten der Werkzeugträger platte längs der Bohrstange erzielen und so die Werkzeuge vor die zu bearbeitenden Werkstückbereiche 41 bis 43 einstellen.

• Selbstverständlich haben die Werkzeugschlitten eine Werkzeugzustellvorrichtung , die in dem dargestellten Fall durch die Drehung der Bohrstange betätigt wird.

Zu diesem Zweck ist jeder Werkzeugschlitten mit einem Zustellmechanismus 9 (Fig. l) versehen, der von einer Welle 90 angetrieben

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wird, die an ihrem radial innen liegenden Ende ein konisches Ritzel 91 trägt, das mit einem Zahnrad 92 kämmt, welches frei drehbar an der Werkzeugträgerplatte 4 gelagert ist und längs einer Übertragungswelle 93 gleitet, wobei es von dieser aus über ein Schiebekupplungsprofil drehangetrieben wird.

Die Übertragungswelle 93 wird parallel zur Achse der Bohrstange und in einem gewissen Abstand von dieser durch Lager 94 gehalten, die an der Bohrstange festgelegt sind, sie trägt an ihrem unteren Ende einen Stern 95, dessen Arme während der Drehung der Bohrstange einen oder mehrere feste Anschläge 12 treffen können, die an der Werkzeughalterung angeordnet sind, wobei eine derartige Begegnung eine Drehung der Übertragungswelle 93 um einen bestimmten Winkel und somit den gewünschten Vorschub des Werkzeuges bewirkt.

Wie bereits angegeben wurde, ist die Werkstückhalterung vorzugsweise am Boden eines Schachtes 5 angeordnet. Sie setzt sich aus mehreren Sockelstützen 1 zusammen, die gleichmäßig um die Achse der Bohrstange herum verteilt sind und jeweils eine Spannvorrichtung 7 für das Werkstück tragen; diese Spannvorrichtung ist im einzelnen in Fig. 6 dargestellt. Jede Spannvorrichtung 7 besteht aus einem an der Sockel- . stütze 1 befestigten Basisstück 70 und einer in diesem Stück geführten Schraube 71 zum Verschieben eines Keils 72, dessen obere Fläche geneigt ist und längs der unterseitigen entsprechenden Fläche eines Stützkörpers 73 gleiten kann, der sich so gegenüber dem Basisstück 70 vertikal verschieben läßt.

Das zu bearbeitende rohrförmige Werkstück 6 ruht auf dem Stütz-

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körper 73 unter Zwischenschaltung eines oberseitig genuteten Paßstückes 74; zwei Schrauben 75 sind in dem Stützkörper 73 geführt und liegen beiderseits an dem Paßstück 74 an, so daß sie das radiale Einstellen des Werkstückes 6 gestatten. Die Höhenregelung erfolgt durch die Schraube 71 über den Keil 72.

Schließlich gestatten Spannanker 76, die an den Sockelstützen 1 befestigt sind und an einem Ansatz 60 des Werkstückes angreifen, der fest mit dem Werkstück 6 verbunden ist, das endgültige Festlegen des Werkstückes in seiner Bearbeitungsstellung.

Zurückkommend auf die Fig. 1 und 2 erkennt man, daß das Portal oder Joch 3 sich aus zwei seitlichen Stützen 35 und der horizontalen Traverse 30 zusammensetzt, sowie einem zentralen "Galgen" 34, das Drehzahlminderungsgetriebe ist fest mit der horizontalen Traverse 30 verbunden und an das Getriebe über eine lösbare Kupplung angeschlossen. Man erhält auf diese Weise eine vollkommen starre Anordnung, dennoch kann die horizontale Traverse 30 leicht abgebaut werden, da sie lediglich auf den beiden Jochstützen 35 und an dem zentralen Galgen befestigt ist.

Das Abbauen der horizontalen Traverse 30 und die Benutzung des Schachtes 5 erleichtern in hohem Maße das Einbringen und Festspannen von Werkstücken selbst sehr großer Abmessungen.

Sobald die Traverse 30 abgebaut ist, kann man mit Hilfe eines Laufkranes das Werkstück 6 zwischen die seitlichen Stützen 35 einfahren und es auf den Boden des Schachtes absetzen.

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Der Schacht 5 hat zweckmäßigerweise die Grundrißform eines an der dem zentralen Galgen gegenüberliegenden Ende verlängert en Rechtecks, wie dies aus Fig. 3 ersichtlich ist. Eine derartige Anordnung macht es möglich, das Werkstück 6 in eine relativ zur Achse der Bohrmaschine versetzte Stellung zu bringen, wie sie mit strichpunktierten Linien in Fig. 3 eingezeichnet ist; dies erleichtert den Einbau der Bohrstange innerhalb des Werkstückes.

Weiterhin ist das Antriebsritzel 32 für den Antrieb des Zahnkranzes 22 in einen beweglichen Schlitten 320 eingebaut, der vor jedem Zusammenbau oder jedem Abbau zurückgezogen wird, um jede Berührung zwischen den Verzahnungen während der Handhabung bzw. des Einbaues der Bohrstange zu vermeiden.

Die horizontale Traverse 30 wird dann wieder herangebracht und auf den Stützen 35 sowie an einer Abstützplatte 340 des zentralen Galgens 34 befestigt. Dann wird die Bohrstange von einem Laufkran herangebracht, der sie innerhalb des Werkstückes absetzt und sie zwischen die untere feste Zentrierspitze 11 und die obere Zentrierspitze 31 einsetzt, die in axialer Richtung verschiebbar ist und bei dem Einsetzen der Bohrstange zunächst zurückgezogen wird, dann aber wieder vorgeschoben werden und so die Bohrstange in ihrer Arbeitsstellung festlegen kann.

Das Ritzel 32 wird sodann wieder an den Zahnkranz 22 herangeschoben, in den es eingreift.

Man kann sodann das Werkstück 6 wieder aufnehmen und es auf den Spannvorrichtungen 7 absetzen. Wie bereits gezeigt wurde, ge-

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statten die Schrauben 71 und 75 eine Höheneinstellung und eine voll-.kommene Zentrierung des Werkstückes 6. Nach Festlegen des unteren Teils des Werkstückes 6 mit Hilfe der Schrauben 76 bringt man eine weitere Reihe von Paßstücken ein, die sich auf die äußere Wand des Werkstückes 6 und auf seitliche Wände des Schachtes 5 abstützen. Dank der Anordnung des Werkstückes in einem Schacht erzielt man so eine vollständige Abstützung, die es möglich macht, die Vibrationen dämpfend abzufangen, die wegen der fehlenden Starrheit oder Steifigkeit des Werkstückes erheblich werden könnten.'

Um den aus dem Schacht herausragenden Abschnitt des Werkstükkes festzulegen, erweist es sich als.vorteilhaft, Abstützungen an dem zentralen Galgen 34 und einer Hilfstraverse 37 anzuordnen, die den Schacht 5 an der dem Galgen abgewandten Seite des Werkstückes überbrückt (Fig. 3).

Die soeben beschriebenen Ausführungseinzelheiten und insbesondere der Vorteil des leichten Abbaues und Wiederaufbaues bzw. Einbaues der Bohrstange sowie der Anordnung der Werkstückhalterung horizontal am Boden eines Schachts gestatten es, mit der erfindungsgemäßen Bohrmaschine Bearbeitungen mit großer Genauigkeit an Teilen sehr großer Abmessungen vorzunehmen. Dies wird insbesondere wegen der ausgezeichneten Festlegung des Werkstückes längs seiner gesamten äußeren Wandfläche und wegen des vollkommenen dynamischen Ausgleichs der Werkstückträgerplatte relativ zur Bohrachse erreicht. Die dreieckige Form der Werkzeugträgerplatte gestattet überdies noch, drei Werkzeuge gleichzeitig oder eines nach dem anderen arbeiten zu lassen.

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Es dürfte klar sein, daß die Erfindung sich nicht auf die Einzelheiten des soeben beschriebenen Ausführungsbeispiels begrenzt. Sie umfaßt vielmehr sämtliche Abwandlungen. Die unterschiedlichen Vorrichtungen und Bauteile, wie sie für den Antrieb der Bohrstange oder die Einstellung der Werkzeugträgerplatte sowie der Werkzeuge benutzt werden, könnten selbstverständlich durch äquivalente Vorrichtungen ersetzt werden, welche die gleiche Funktion haben.

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Claims

Patentansprüche

/ 1. Bohrmaschine mit einer Werkstückhalterung, einer drehbaren Bohrstange, einer längs der Bohrstange verschiebbar geführten und mit ihr drehfest verbundenen Werkzeugträgerplatte, einem Drehantrieb für das Drehen der Bohrstange um deren Achse und einer Vorrichtung zum Verstellen der Werkzeugträgerplatte längs der Bohrstange, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugträgerplatte (4) horizontal ist und die Bohrstange (2) durch zwei Zentrierorgane (11, 31) in vertikaler Lage gehalten ist, von denen das eine (ll) an der Werkstückhalterung (l), das andere (31) an einer horizontalen Traverse (30) eines Portals oder Joches (3) sitzt, die sich in einem gewissen Abstand von der Halterung über dieser erstreckt.
2. Bohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehantrieb der Bohrstange (2) ein Motor-Getriebeeinheit ist, die auf dem Portal oder Joch (3) angeordnet ist und ein Ritzel (32) antreibt, das in einen fest mit dem oberen Ende der Bohrstange verbundenen Zahnkranz (22) eingreift.
3. Bohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückhalterung (l) am Boden eines Schachtes (5) liegt, der zwischen den Portal- oder Jochstützen (35) angeordnet ist.
4. Bohrmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß

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die Werkstückhalterung (l) sich aus mehreren, auf einem zur Bohrstangenachse konzentrischen Kreis am Boden des Schachtes verteilten einstellbaren Spannvorrichtungen ( 7) besteht.
5. Bohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrier organe der Bohrstange (2) zwei Spitzen (11, 31) sind, von denen die eine am Boden des Schachtes (5) und die andere an der horizontalen Traverse (30) sitzt und die jeweils in Bohrungen eingreifen , die an den Enden der Bohrstange vorgesehen sind.
6. Bohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugträgerplatte (4) ein metallischer Hohlkörper ist, der die Form eines regelmäßigen Polygons hat, auf die Achse der Bohrstange (2) zentriert ist und an jeder Ecke einen Werkzeugschlitten (41, 42, 43) trägt.
7. Bohrmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerplattenkörper (4) im wesentlichen die Form eines gleichseitigen Dreiecks hat, an jeder Ecke einen Werkzeugschlitten (41 bis 43) trägt und daß die Schlitten geeignet sind, um Werkzeuge zum Konischbohren, zum Zylindrischbohren oder zum Feinbearbeiten aufzunehmen.
8. Bohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Einstellen der Werkzeugträgerplatte (4) einen frei drehbar an einem Ende der Bohrstange gelagerten Zahnkranz (82), eine

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Vorrichtung (83) zum Blockieren und Lösen des Zahnkranzes, und zumindest ein in den Zahnkranz eingreifendes Ritzel (81) uiriaßt, das am Ende einer parallel zur Bohrstange (2) geführten Gewindespindel (8) sitzt, die von zwei fest mit der Bohrstange verbundenen Lagern (80) getragen wird, und daß die Gewindespindel in eine mit einem entsprechenden Muttergewinde versehene Bohrung (45) eingreift, die an einem im fest mit der Werkstückträgerplatte verbundenen Bauteil sitzt-
9. Bohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugträgerplatte (4) einen Zustellmechanismus für jeweils ein Werkzeug und einen Antrieb für diesen Mechanismus aufweist, der eine Antriebsübertragungsstange (93) enthält, die drehbar in zwei fest mit der Bohrstange (2) verbundenen Lagern (94) parallel zu der Bohrstange gelagert ist und an ihrem unteren Ende einen Stern mit mehreren Armen trägt, die durch Auftreffen auf einen festen Anschlag (98) den Stern und die Welle drehen, und daß ein Ritzel (92) zum Antrieb der Zustellvorrichtung, das fest an der Werkzeugträgerplatte gehalten ist, an der Übertragungsstange gleitend, aber drehfest geführt und durch diese Stange in Drehbewegung versetzbar ist.
10. Bohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eines der Zentrierorgane der Bohrstange (2) und die Bohrstange selbst zum Werkstückwechsel ausbaubar sind.
11. Bohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die horizontale Traverse (30) des Portals oder Joches (3) ausbaubar ist.

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