DE20207916U1

DE20207916U1 - Tieflochbohrmaschine

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Publication number: DE20207916U1
Application number: DE20207916U
Authority: DE
Original assignee: TRIPOLS UNION FORMENBAU GmbH
Current assignee: TRIPOLS UNION FORMENBAU GmbH
Priority date: 2002-05-22
Filing date: 2002-05-22
Publication date: 2002-08-14
Anticipated expiration: 2012-05-23

Description

Patentanwälte

Dipl.-Math. Siegfried Knefel

Dipl.-Phys. Cordula Knefel

Wertherstr. 16, 35578 Wetzlar

Postfach 1924, 35529 Wetzlar

Telefon 06441/46330 - Telefax 06441/48256

T G 1074

Tripols-Union Formenbau GmbH

Auf der Weih 7-9 3 5745 Herborn /OT Hörbach

Tieflochbohrmaschine Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Tieflochbohrmaschine.

Gemäß dem Stand der Technik werden beim Tieflochbohren Bohrköpfe verwendet, welche eine Vollhartmetallschneide aufweisen. Die Vollhartmetallschneide kann ausgewechselt werden. Der Bohrkopf selbst weist eine Öffnung auf, die in einem Rohr, dem Bohrrohr, fortgeführt wird. Außen an den Bohrkopf wird eine Spülflüssigkeit zugeführt, die zum einen den Bohrkopf kühlt und zum anderen im Bohrloch anfallende Späne abtransportiert. Der Abtransport erfolgt durch den Bohrkopf und durch das Rohr, auf dem der Bohrkopf angeordnet ist. Der Bohrkopf kann darüber hinaus einen Besatz von Hartmetallplatten aufweisen, die eine Stützfunktion ausüben.

Diese zum Stand der Technik gehörenden Tieflochbohrmaschinen mit den beschriebenen Bohrern haben den Nachteil,

dass nur eine maximale Tiefe von beispielsweise einem Meter gebohrt werden kann. Größere Längen von beispielsweise drei oder vier Metern lassen sich mit diesen zum Stand der Technik gehörenden Tieflochbohrmaschinen nicht realisieren.

Das der Erfindung zugrunde liegende technische Problem besteht darin, eine Tieflochbohrmaschine anzugeben, mit der beliebig tiefe Löcher gebohrt werden können.

Dadurch, dass der axiale Vorschub gemäß der Erfindung unbegrenzt verlängerbar ausgebildet ist, können Löcher beliebiger Längen gebohrt werden.

Erfindungsgemäß ist die Welle, auf der der Bohrkopf angeordnet ist, mittels adaptierbarer Verlängerungen unbegrenzt verlängerbar ausgebildet. Vorteilhaft ist die Welle als Hohlwelle ausgebildet, da hierdurch die größte Stabilität erzielt wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Welle als Keilwelle oder Keilrohr ausgebildet. Sie bietet damit Angriffsmöglichkeiten für einen Mitnehmer, um den Bohrkopf anzutreiben.

Hierzu ist um die Keilwelle herum eine Riemenscheibe angeordnet, die wiederum über einen Zahnriemen von einem Motor angetrieben wird.

Der axiale Vorschub der Welle erfolgt vorteilhaft über zwei Vorschubvorrichtungen. Diese Vorschubvorrichtungen sind axial verschiebbar auf einer Kugelgewindespindel, welche parallel zu der Welle angeordnet ist, ausgebildet. Beide Vorschubvorrichtungen bewegen sich auf der Kugelrollspindel hin und her. Die Vorschubvorrichtungen verspan-

nen sich wechselseitig mit der Welle, die den Bohrer trägt. Der axiale Vorschub der Welle erfolgt folgendermaßen: Die erste Vorschubvorrichtung wird mit der Welle verspannt, die Vorschubvorrichtung wird auf der Kugelrollspindel vorwärts bewegt und nimmt hierbei die Keilwelle mit. Hat die erste Vorschubvorrichtung das Ende oder fast das Ende des möglichen Verfahrweges erreicht, wird die zweite Vorschubvorrichtung mit der Keilwelle verspannt. Die erste Vorschubvorrichtung wird von der Keilwelle gelöst, und die zweite Vorschubvorrichtung bewegt sich auf der Kugelrollspindel vorwärts. Während des Vorwärtsfahrens der zweiten Vorschubvorrichtung wird die erste Vorschubvorrichtung in die Ausgangsposition zurückgefahren und kann wiederum mit der Welle verspannt werden, um diese vorzufahren, wenn die zweite Vorschubvorrichtung zurückgefahren wird.

Für die Verspannung ist vorteilhaft eine geschlitzte Hülse vorgesehen, welche die Keilwelle umgreift. Die Hülse wird mit Federn, vorzugsweise Tellerfedern, beaufschlagt, so dass sie sich fest an die Welle anlegt und die Vorschubvorrichtung mit der Welle verspannt.

Die Antriebsmotoren für die Vorschubvorrichtung und den Drehantrieb des Bohrers weisen eine Motorsteuerung auf, in der sämtliche Parameter abgespeichert sind. Beispielsweise ist in der-Motorsteuerung abgespeichert, wie groß die Umdrehungszahl des Bohrers und wie groß der Vorschub sein soll. Darüber hinaus ist vorteilhaft eine Fehlersteuerung vorgesehen. Für den Fall, dass der Bohrer auf leeren Raum stößt, beispielsweise im Bereich einer Querbohrung, soll er sich langsamer drehen und/oder der Vorschub soll kleiner werden.

Die Welle ist vorzugsweise als Keilwelle oder Keilrohr ausgebildet. Hierbei handelt es sich um ein besonders vorteilhaftes und stabiles und vor allen Dingen preiswertes Strangprofil.

Die Welle kann beliebig verlängert werden. Es sind hierzu adaptierbare Verlängerungen vorgesehen, das heißt, während des Bohrvorganges können weitere Wellenstücke angesetzt werden, bis die gewünschte Bohrlänge erreicht ist.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Tieflochbohrmaschine ist, dass ein Bohrerwechsel sehr schnell durchgeführt werden kann.

Hierzu ist die Bohrkopfhaiterung und die Wellenführung geteilt. Der Bohrkopf und die Welle liegen in einer Art Halbschalen. Aus diesen kann nach Öffnen der Halbschalen der Bohrkopf mit der Welle entnommen werden, und es kann ein neuer Bohrkopf eingelegt werden. Der Wechsel kann also innerhalb kürzester Zeit durchgeführt werden. Vorteilhaft ist die Wellenführung und/oder die Bohrkopfhaiterung aus Aluminium, vorzugsweise mit Stahlanteilen ausgebildet, um das Gewicht zu reduzieren.

Die Bohrkronen, die in der erfindungsgemäßen Tieflochbohrmaschine verwendet werden, sind die gleichen, wie sie gemäß dem Stand der Technik verwendet werden.

Die erfindungsgemäße Tieflochbohrmaschine weist vorteilhaft einen Linearmaßstab oder sonstige Positionsgeber auf, um die Position des Bohrkopfes zu bestimmen.

Da eine Spülung mit einer Spülflüssigkeit erfolgt, und die Spülflüssigkeit mit sehr hohem Druck in das Bohrloch

eingeführt wird, weist die Tieflochbohrmaschine eine Dichtung auf, die um die Austrittsöffnung des Bohrkopfes in der Tieflochbohrmaschine herum angeordnet ist und an dem Werkstück angelegt wird, so dass die Spülflüssigkeit in die Tieflochbohrmaschine zurückgeführt wird und nicht ungewollt austreten kann.

Weitere Einzelheiten der Erfindung können den Unteransprüchen entnommen werden.

Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen:

Fig. 1 eine Tieflochbohrmaschine im Längsschnitt; Fig. 2 eine Vorschubvorrichtung im Längsschnitt;

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 1;

Fig. 4 ein Keilrohr im Querschnitt;

Fig. 5 ein Keilrohr im Querschnitt im Bereich der Verbindung mit dem Bohrer;

Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI der Fig. 5;

Fig. 7 ein geändertes Ausführungsbeispiel der Verbindung Keilrohr/Bohrer im Längsschnitt;

Fig. 8 einen Bohrkopf in Seitenansicht;

Fig. 9 eine Ansicht des Bohrkopfes in Richtung des Pfeiles (9) der Fig. 8.

Fig. 1 zeigt eine Tieflochbohrmaschine (I) sowie ein Werkstück (2), in das ein Loch gebohrt werden soll. Die Tieflochbohrmaschine (1) weist eine Welle (3), vorzugsweise eine Keilwelle auf, auf der ein Bohrer (4) angeordnet ist. Mittels eines Zahnriemens (5) wird die Keilwelle (3) angetrieben, so dass über die Keilwelle (3) der Bohrer (4) eine Umdrehungszahl von beispielsweise 1000 Umdrehungen pro Minute erhält.

Für den Vorschub der Keilwelle (3) sind zwei Vorschubvorrichtungen (6, 7) vorgesehen, die wechselseitig die Keilwelle in Richtung des Pfeiles (A) bewegen.

Die Vorschubvorrichtungen (6, 7) sind beweglich gelagert und greifen wechselseitig an der Keilwelle (3) an, um diese in Richtung des Pfeiles (A) zu bewegen. Greift die erste Vorschubvorrichtung (6) an, ist die zweite Vorschubvorrichtung (7) gelöst. Die Vorschubvorrichtung (6) fährt in Richtung des Pfeiles (A) und nimmt die Keilwelle mit. Am Endes des freien Verfahrweges der Vorschubvorrichtung (6) greift die Vorschubvorrichtung (7) an der Keilwelle an. Die Vorschubvorrichtung (6) wird von der Keilwelle (3) gelöst, und die Vorschubvorrichtung (7) nimmt die Keilwelle (3) mit, während die Vorschubvorrichtung (6) entgegengesetzt zur Richtung des Pfeiles (A) zurückbewegt wird.

Die Tieflochbohrmaschine (1) wird mit dem Bohrer (4) an dem Werkstück (2) angesetzt. Da der Bohrer (4) mit einer Spülflüssigkeit in dem Bohrloch (nicht dargestellt) umspült wird, ist eine Dichtung (8) vorgesehen, damit zwischen der

Tieflochbohrvorrichtung (1) und dem Werkstück (2) eine Abdichtung erzielt wird und die Spülflüssigkeit nicht austreten kann.

Die Tieflochbohrmaschine (1) weist weitere auswechselbare Einheiten, wie eine Bohreinheit (9) und eine Gewindeschneideeinheit (10) auf.

Der Antrieb der Keilwelle (3) und des Bohrers (4) erfolgt über den Zahnriemen (5) mittels eines Motors (11), der über eine Motorsteuerung gesteuert wird.

Um die erforderliche Bohrtiefe zu erhalten, wird die Keilwelle (3) mit adaptierbaren Verlängerungsstücken (nicht dargestellt) so weit verlängert, wie es die Bohrlochtiefe erfordert. Dadurch ist es möglich, eine beliebige Bohrtiefe zu erreichen, wobei die Tieflochbohrmaschine (1) den Vorteil hat, dass die räumliche Ausdehnung der Tieflochbohrmaschine (1) dennoch begrenzt ist.

Fig. 2 zeigt die Vorschubvorrichtung (6), die an der Welle (3) angreift. Die Vorschubvorrichtung (6) bewegt sich auf einer Kugelgewindespindel (12) in Richtung des Doppelpfeiles (B) hin und her. Hierzu weist die Vorschubvorrichtung (6) eine auf der Kugelgewindespindel (12) angeordnete Kugelgewindemutter (13) auf, auf der ein Kegelrad (14) angeordnet ist. Das Kegelrad (14) steht mit einem weiteren Kegelrad (15) in Eingriff. Das Kegelrad (15) wird über ein Getriebe (16) von einem Motor (17) angetrieben, wodurch sich die gesamte Vorschubvorrichtung (6) in Richtung des Pfeiles (B) hin- und herbewegt. Über zwei Kugellager (18, 19) steht die Kugelgewindemutter (13) mit einer Spannvorrichtung (20) in Verbindung. Die Spannvorrichtung (20) ist über die Kugellager (18, 19) frei drehbar an der Kugelge-

ti

windemutter (13) gelagert. Die Spannvorrichtung (20) weist eine geschlitzte Spannhülse (21) auf, welche mittels Tellerfedern (22) über eine nicht näher beschriebene Hydraulikanlage betätigt wird.

Die Wirkungsweise ist die Folgende:

Die Kugelgewindespindel (12) ist feststehend. Durch den Antrieb des Kegelrades (15) wird das Kegelrad (14) angetrieben, derart, dass sich die Kugelgewindemutter (13) mitdreht und somit auf der Kugelgewindespindel (12) wandert. Über die Lagerung in Axialkugellagern (18, 19) wandert ein Gehäuse (23) ebenfalls in Richtung des Pfeiles (B) mit. An dem Gehäuse (23) ist die Spannvorrichtung (20) fest angeordnet. Die eigentliche Spannhülse, die die geschlitzte Konushülle (21), ein Druckstück (24), welches ebenfalls konusförmig ausgebildet ist, und die Tellerfedern (22) aufweist, ist über ein zweireihiges Schrägkugellager (25) und ein Axialkugellager (26) drehbar in der Spannvorrichtung (20) angeordnet, derart, dass sie sich mit der Keilwelle (3) nach dem Verspannen mitdrehen kann. Die Tellerfedern (22) üben einen Druck auf das Druckstück (24) aus, derart, dass die geschlitzte Konushülse (21) an die Keilwelle (3) gepresst wird. Beim Lösen der Spannvorrichtung (20) von der Keilwelle (3) wird hydraulisch ein Gegendruck auf das Druckstück (24) ausgeübt.

Zum Entspannen der Hülse (21) wird ein Raum (34) mit Hydrauliköl beaufschlagt. In der Spannvorrichtung (20) sind über den gesamten Umfang sechs solcher Räume (34) angeordnet. Durch das Hydrauliköl wird ein Druck auf das Axiallager (26) in Richtung des Pfeiles (C) ausgeübt. Hierdurch wird ein Druck auf die Tellerfeder (22) ausgeübt, wodurch das Gegenstück (24) die Spannhülse (21) freigibt, die sich

entspannt. Damit wird die Keilwelle (3) von der Spannvorrichtung (20) freigegeben.

Gemäß Fig. 3 wird die Drehbewegung der Keilwelle (3) über den Zahnriemen (5), der wiederum an einer Antriebsspindel (27) des Motors (11) anliegt, bewirkt.

Eine Halterung (28) der Keilwelle (3) ist geteilt ausgebildet, derart, dass ein oberer Teil (29) geöffnet werden kann. Hierdurch ist es möglich, die Welle (3) und auch den Bohrer (4) in einer entsprechend geteilten Bohrkopf halterung (nicht dargestellt) einfach auszutauschen.

Gemäß Fig. 4 ist die Welle (3) als Keilwelle ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass die Welle (3) Angriffsmöglichkeiten für einen Mitnehmer aufweist, um den Bohrer (4) anzutreiben.

Fig. 5 zeigt die Keilwelle (3) im Verbindungsbereich zwischen der Welle (3) und dem Bohrer (4).

Gemäß Fig. 6 ist der Bohrer (4) mit der Keilwelle (3) form- und kraftschlüssig verbunden.

Gemäß Fig. 7 wird die kraftschlüssige Verbindung durch eine Schraube (30) unterstützt.

Fig. 8 zeigt den Bohrer (4) mit einer Vollhartmetallschneide (31), die auswechselbar an dem Bohrer (4) angeordnet ist. Der Bohrer (4) weist darüber hinaus einen Besatz aus Hartmetallplatten (32) auf.

Gemäß Fig. 9 ist in dem Bohrer (4) eine Öffnung (33) vorgesehen, durch die die Spülflüssigkeit (nicht dargestellt) durchgeleitet wird.

150202
CK/nd

11 " :· : : ::.. ·*··'&diams; Bezugszahlen	Tieflochbohrmaschine
1	Werkstück
2	Keilwelle
3	Bohrer
4	Zahnriemen
5	Vorschubvorrichtung
6	Vorschubvorrichtung
7	Dichtung
8	Bohreinheit
9	Gewindeschneideeinhei t
Φ 10	Motor
11	Kugelgewindespindel
12	Kugelgewindemutter
13	Kegelrad
14	Kegelrad
15	Getriebe
16	Motor
17	Kugellager
18	Kugellager
19	Spannvorrichtung
20	Spannhülse
21	Tellerfeder
^ 22	Gehäuse
^ 23	Druckstück
24	Schrägkugellager
25	Axialkugellager
26	Antriebswelle (an Motor 11)
27	Halterung
28	obere Hälfte der Halterung (28)
29	Schraube
30	Schneide
31	Hartmetallplatte
32

33	Öffnung
34	Raum
A	Pfeil
B	Pfeil
C	Pfeil

Claims

1. Tieflochbohrmaschine mit einem Bohrer, der mittels einer Welle axial verschiebbar ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Vorschub des Bohrers (4) unbegrenzt verlängerbar ausgebildet ist.

2. Tieflochbohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (3) mittels adaptierbarer Verlängerungsstücke unbegrenzt verlängerbar ausgebildet ist.

3. Tieflochbohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (3) als Hohlwelle ausgebildet ist.

4. Tieflochbohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (3) als Keilwelle oder Keilrohr ausgebildet ist.

5. Tieflochbohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tieflochbohrmaschine (1) zwei Vorschubvorrichtungen (6, 7) für den axialen Vorschub der Welle (3) aufweist.

6. Tieflochbohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Vorschubvorrichtungen (6, 7) als zwei die Welle (3) wechselseitig hin- und her bewegende Vorschubvorrichtungen (6, 7) ausgebildet sind.

7. Tieflochbohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Vorschubvorrichtungen (6, 7) als zwei sich auf einer Kugelgewindespindel (12) hin- und her bewegbare und die Welle (3) mitnehmende Vorschubvorrichtungen (6, 7) ausgebildet sind.

8. Tieflochbohrmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Vorschubvorrichtungen (6, 7) und der Welle (3) wenigstens eine Spannvorrichtung (20) für eine feste, lösbare Verbindung vorgesehen ist.

9. Tieflochbohrmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Spannvorrichtung (20) als eine sich mit der Welle (3) mitdrehende Spannvorrichtung (20) ausgebildet ist, oder dass die Spannvorrichtung (20) Teile (21, 22) aufweist, welche als sich mit der Welle (3) mitdrehende Teile ausgebildet sind.

10. Tieflochbohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Antrieb für die Drehung des Bohrers (4) vorgesehen ist.

11. Tieflochbohrmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrer (4) mittels eines Zahnriemens (5) angetrieben wird.

12. Tieflochbohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Motorsteuerungen und/oder Fehlersteuerungen für den axialen Vorschub und/oder für den Drehantrieb vorgesehen sind.

13. Tieflochbohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bohrkopfhalterung (28) und Wellenführungen geteilt ausgebildet und zu öffnen sind.

14. Tieflochbohrmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrkopfhalterung (28) und die Wellenführungen aus Aluminium mit Stahlanteilen bestehen.

15. Tieflochbohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tieflochbohrmaschine (1) wenigstens einen Positionsgeber aufweist.