DE4302037C2 - Vorrichtung zur Steuerung des Vorschubes von pinolengeführten Hauptspindeln an Säulenbohrmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung des Vorschubes von pinolengeführten Hauptspindeln an Säulenbohrmaschinen, die die Sicherheit des Bedien­ personals erhöht und Beschädigungen der Maschine bei der Umschaltung der Vorschubgeschwindigkeiten verhin­ dert.

Bei herkömmlichen Säulenbohrmaschinen erfolgt keine Trennung des für den manuellen Vorschub vorhandenen Griffkreuzes, wenn der Vorschub der Pinole und der Spindel mit dem Bohrwerkzeug mechanisch oder elektro­ mechanisch über die maschineninterne Steuerung be­ trieben wird. Dabei dreht sich das über die Außensei­ te des Gehäuses der Maschine hinausragende Griffkreuz mit und bietet somit insbesondere beim Eilvorschub mit der entsprechend hohen Drehgeschwindigkeit eine große Gefahrenquelle, die Auslöser für einen unge­ wollten Unfall sein kann.

Für den automatischen Vorschub ist es üblich, mecha­ nische Getriebe zwischenzuschalten und das Antriebs­ moment vom Spindelantrieb abzuzweigen. Häufig werden hierzu Ziehkeilgetriebe oder andere in Stufen schalt­ bare Getriebe eingesetzt, die jedoch den Nachteil haben, daß die Differenz der Übersetzungsverhältnisse bei normalen Vorschubgeschwindigkeiten gegenüber dem Eilvorschub sehr groß ist und somit eine geeignete Getriebeabstufung schwer erreichbar ist.

Weiter ist aus der DE 31 28 228 C2 eine Vorschub- und Drehantriebseinheit für rotierende Werkzeuge bzw. deren Halter, mit einer Hohlwelle, die zur Durchfüh­ rung einer Längsbewegung in einem Gehäuse gleitend gelagert ist, bekannt. Dabei wird eine drehbare von der Hohlwelle getragene in dieser gelagerte hohle Werkzeugspindel, mit einem ersten Motor zum Drehen der Spindel innerhalb der Hohlwelle, während sich die Hohlwelle in Längsrichtung innerhalb des Gehäuses bewegt, mit einem Antriebselement und Einrichtungen zum Drehen des Antriebselementes, die einen zweiten Motor umfassen, dessen Ankerwelle das Antriebselement mit einer hohen Drehzahl antreibt, wenn sich der zweite Motor in Betrieb befindet, verbunden. Für die Trennung und Verbindung der einzelnen Elemente sind zum Teil kuppplungsartig wirkende Bremselemente vor­ handen, die es ermöglichen, den einen, die Werkzeug­ spindel antreibenden Motor kontinuierlich zu betrei­ ben, ohne die Werkzeugspindel vorzurücken oder zu­ rückzuziehen.

Aus der DE PS 9 05 693 ist es bekannt, bei Werkzeug-, insbesondere Fräsmaschinen das Handrad für den manu­ ellen Vorschub über eine ausrückbare Kupplung mit der Weile zu verbinden bzw. zu trennen. Dabei soll die Kupplung so ausgebildet sein, daß durch einfaches Drehen des Handrades in der jeweiligen Drehrichtung das Handrad wieder eingekuppelt wird.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung eine Vorrichtung zur Steuerung des Vorschubes von pinolengeführten Hauptspindeln an Säulenbohrmaschinen zu schaffen, die ein großes Maß an Sicherheit gegenüber Unfällen gewährleistet und Beschädigungen am Vorschubantrieb, wobei der die Werkzeugspindeln antreibende Motor kontinuierlich betrieben wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kenn­ zeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbil­ dungen ergeben sich aus den in den untergeordneten Ansprüchen genannten Merkmale.

Dadurch, daß drei schaltbare Kupplungen im gesamten Vorschubantrieb vorhanden sind, ist eine optimale Sicherheit für Maschine und Bedienpersonal gegeben.

Die Kupplung trennt das Griffkreuz für den manuellen Vorschub mechanisch von der Pinole oder verbindet beides miteinander, je nachdem, ob der automatische Vorschub, der Eilvorschub oder der manuelle Vorschub eingeschaltet ist. Bei den beiden erstgenannten Vor­ schubmöglichkeiten trennt diese Kupplung das Griff­ kreuz von seiner Antriebswelle, so daß ein zwangswei­ ses Mitdrehen des Griffkreuzes verhindert wird und das Griffkreuz in diesem Schaltzustand stillsteht.

Die zweite Kupplung, die für den Eilvorschub als me­ chanische Verbindung bzw. Trenneinrichtung zwischen einem gesonderten Eilantrieb und der Pinole vorhanden ist, sichert, daß bei Eilvorschub das Antriebsmoment ausschließlich über diese Kupplung auf die Pinole übertragen wird, da die dritte Kupplung den normalen automatischen über ein Getriebe geregelten Vorschub während dieser Vorschubart von der Pinole trennt. Der Antrieb erfolgt daher direkt unter Umgehung des me­ chanischen Vorschubgetriebes, und es werden unnötige Verluste vermieden. Verwendet man einen gesonderten Eilvorschubmotor, kann dieser relativ klein dimensio­ niert sein. Die Übertragung des Drehmomentes erfolgt direkt vom Motor über die Kupplung, in der Regel über einen Riementrieb, auf das Schneckengetriebe, so daß auch bei den relativ hohen Drehzahlen der Geräusch­ pegel niedrig gehalten wird.

Bei normalem automatisch geregeltem Vorschub - unab­ hängig, ob die Vorschubgeschwindigkeit manuell über einen Schalthebel vorgewählt oder von einer maschi­ neninternen Steuerung geregelt wird - erfolgt der An­ trieb über die dritte Kupplung. Dabei ist die erste Kupplung zum Kuppeln des Griffkreuzes getrennt und die zweite Kupplung gekuppelt.

Auch das Griffkreuz ist vom eigentlichen Vorschub entkuppelt und dreht sich nicht zwangsweise mit. Es kann jedoch frei auf der Griffkreuzwelle gedreht wer­ den, ohne daß ein Moment übertragen wird und ein ne­ gativer Einfluß auf die anderen Elemente des Vor­ schubantriebes ausgeübt wird.

Günstigerweise sind die Kupplungen elektromagnetisch schaltbar und in der Trennstellung mit einer geeigne­ ten Feder gehalten. Im eingekuppelten Zustand wird das Antriebsmoment der ersten und der dritten Kupp­ lung durch geeignete, beispielsweise Spitzverzahnung der ineinandergreifenden Kupplungselemente aus­ schließlich durch Formschluß übertragen. Bei der zweiten Kupplung müssen Drehmoment- und Drehzahlüber­ tragung kraftschlüssig erfolgen, da die Umschaltung von Eilantrieb auf normalen Vorschub oder umgekehrt - in jedem Fall dynamisch - geschieht und dadurch von der Kupplung Reibarbeit abverlangt wird. Die Kupp­ lungselemente einschließlich der Federn sind so di­ mensioniert, daß ein ungewollter Eingriff ausge­ schlossen und im ausgeschalteten Zustand eine sichere Trennung gegeben ist.

Die Verwendung von elektrisch schaltbaren Magnetkupp­ lungen bietet den Vorteil äußerst kurzer Reaktions­ zeiten, wie dies bei der Erstellung von Bohrungen, insbesondere bei der Serienfertigung, große Bedeutung hat.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausfüh­ rungsbeispieles näher beschrieben werden.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Antriebsschema für den Vorschub einer pinolengeführten Hauptspindel, und

Fig. 2 ein Antriebsschema eines Eilantriebes für den Vorschub.

Der Fig. 1 ist die Übertragungskette für Antriebs­ moment und Drehzahl für den Vorschub von Säulenbohr­ maschinen zu entnehmen, die sowohl von Hand über ein Griffkreuz 7 als auch mit einem anderen automatischen Antrieb versehen ist, der in diesem Fall von einem Antriebsmotor über ein Ziehkeilgetriebe (beides nicht dargestellt) angetrieben werden kann.

Zur Steuerung des Drehmomentenflusses sind elektro­ mechanische Kupplungen 5 und 6 in dem Antriebsstrang vorhanden, die je nach gewählter Vorschubart in Ab­ hängigkeit von der gewünschten Vorschubgeschwindig­ keit getrennt oder eingekuppelt werden. Gesteuert wird dies von der Zentralsteuerung der Säulenbohrma­ schine. Zur Erhöhung der Sicherheit kann zusätzlich oder auch als Einzelsteuersignal zur Schaltung der Kupplung 6, die das Griffkreuz 7 vom Vorschub trennen oder mit ihm verbinden kann, die Drehzahl des Vor­ schubritzels 2 oder eines anderen sich proportional zum Vorschub drehenden Teiles gemessen werden. Bei Überschreiten einer maximalen Grenzdrehzahl kann die Kupplung 6 getrennt werden, so daß das Griffkreuz 7 nicht weiter mit angetrieben wird und eine Verletzung durch ein sich relativ schnell mitdrehendes Griff­ kreuz 7 ausgeschlossen ist. In dieser Schaltstellung der Griffkreuzkupplung 6, die der oberen Hälfte der in Fig. 1 dargestellten Griffkreuzkupplung 6 zu ent­ nehmen ist, ist das Griffkreuz 7 frei drehbar.

Ist eine normale zur Bearbeitung von Werkstücken ge­ eignete Vorschubgeschwindigkeit gewählt worden, be­ findet sich die Vorschubkupplung 5 in eingekuppelter Stellung, wie dies ebenfalls der oberen Hälfte der dargestellten Kupplung 5 zu entnehmen ist. In diesem Fall wird der Vorschubantrieb von einem gesonderten Antriebsmotor oder einer Abzweigung des Hauptspindel­ antriebes über ein bereits erwähntes Getriebe reali­ siert. Vom Getriebe wird die Schneckenwelle 3 ange­ trieben, diese wiederum überträgt die Drehzahl vom Schneckenrad 4 über die Kupplung 5 und das Vorschub­ ritzel 2 zur Pinole 1. In diesem Fall kann generell, wahlweise oder bis Erreichen einer bestimmten Dreh­ zahl die Griffkreuzkupplung 6 eingeschaltet sein.

Wird der Eilvorschub eingeschaltet, erfolgt zwangs­ weise gleichzeitig das Ausschalten der Griffkreuz­ kupplung 6, so daß ein Antrieb des Griffkreuzes 7 unterbleibt (Schaltstellung entsprechend der oberen Hälfte der Kupplung 6 in Fig. 1). Gleichzeitig sollte die Vorschubkupplung 5 ebenfalls getrennt werden, wie dies in der unteren Hälfte der Kupplung 5 dargestellt ist.

In der Fig. 2 ist der gesamte Antriebsstrang für den Eilvorschub einer solchen Bohrmaschine schematisch dargestellt. Für den schnellen Vorschub des Bohrwerk­ zeuges bis zum Werkstück wird der Eilgangmotor 10 eingeschaltet und vorzugsweise über einen Riemenan­ trieb 11, der wesentlich geräuschärmer als andere Getriebearten bei höheren Drehzahlen ist, das Drehmo­ ment und die höhere Drehzahl bei ausgeschalteter Kupplung 8 auf die Schnecken-Hohlwelle 3 und von die­ ser zum Schneckenrad 4 übertragen. Die Schaltstellung der Eilgangkupplung 8 ist hierbei in der rechten Hälfte der Kupplung 8 in der Fig. 2 dargestellt. In dieser Schaltstellung sollten die Vorschub- und die Griffkreuzkupplung 5 und 6 ausgeschaltet sein, so daß keine Übertragung von Drehmomenten über sie möglich ist.

Erreicht die Spitze des Bohrwerkzeuges die Werkstück­ oberfläche, wird automatisch die Eilgangkupplung 8 eingeschaltet (linke Kupplungshälfte in Fig. 2) und die Stromversorgung des Eilgangmotors 10 abgeschal­ tet. Seine kinetische Energie wird aufgrund des Kraftschlußes der Kupplung 8 umgewandelt, ohne daß dies Einfluß auf den normalen Vorschub hat.

Die für die Bearbeitung geeignete Vorschubgeschwin­ digkeit wird dann über die Antriebswelle 9 übertra­ gen. Dabei ist die Kupplung 5 eingeschaltet, die Kupplung 6 kann ein- oder ausgeschaltet sein, da die geringe Drehgeschwindigkeit des Griffkreuzes im Vor­ schubbetrieb nicht sicherheitsrelevant ist.

Die Schaltung der drei Kupplungen 5, 6 und 8 kann in erster Linie in Abhängigkeit der Stellung der Pinole 1 gegenüber dem zu bearbeitenden Werkstück erfolgen; es bietet sich jedoch an, als zusätzliche Sicherung einen Drehzahlsensor beispielsweise am Vorschubritzel 2 vorzusehen, der bei Überschreiten einer vorgegebe­ nen maximalen Drehzahl generell die Griffkreuzkupp­ lung 6 ausschaltet. Das Griffkreuz 7 wird vom Antrieb abgekoppelt, und dadurch wird gleichfalls ein Über­ schreiten einer maximalen Drehzahl des Griffkreuzes aus Sicherheitsgründen unmöglich.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur Steuerung des Vorschubes von pinolengeführten Hauptspindeln an Säulenbohrma­ schinen, bei der drei schaltbare Kupplungen (5, 6, 8) vorhan­ den sind,
wobei die erste Kupplung (6) ein Griffkreuz (7) für den manuellen Vorschub mechanisch von der Pinole (1) trennt oder miteinander verbindet, die zwei­ te Kupplung (8) für den Eilvorschub als mechani­ sche Verbindung bzw. Trenneinrichtung zwischen einem gesonderten Eilantrieb (10, 11) und der Pinole (1) vorhanden ist und die dritte Kupplung (5) den normalen automatischen, über ein Getrie­ be geregelten Vorschub der Pinole (1) ein- bzw. ausschaltet, wobei bei eingekuppelter zweiter Kupplung (8) die erste Kupplung (6) getrennt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Kupplungen (5, 6, 8) elektromechanisch schaltbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die dritte Kupplung (6, 5) im eingekuppelten Zustand formschlüssige und die zweite Kupplung (8) kraftschlüssige Verbindun­ gen bilden.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Eilantrieb ein gesonderter Motor (10) mit einem Riementrieb (11) zur Schnecken-Hohlwelle (3) ist, der durch die zweite Kupplung (8) schaltbar ist.