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Selbsttätig arbeitende Mehrfaehbohrmasehine mit nebeneinander angeordneten lotrechten Bohr- spindeln.
Die Erfindung betrifft eine selbsttätig arbeitende Mehrfachbohrmaschine mit nebeneinander angeordneten lotrechten Bohrspindeln und darunter befindlichem Bohrtisch mit einem in diesem längs- verschiebbaren Rahmen zur Aufnahme eines Bohrkastens für das Werkstück, das nacheinander im fort- laufenden Arbeitsgang den einzelnen Spindeln zugeführt wird. Die bekannten Maschinen dieser Art sind zum Bohren von Werkstücken unregelmässiger Form nicht brauchbar. Meist wurden bei ihnen mehrere
Werkstücke gleichzeitig eingespannt. Auch mussten alle Spindeln gleichzeitig arbeiten, so dass sich die
Schaltung nach jener Spindel richten musste, welche die längste Bohrzeit hatte. Die übrigen Spindeln arbeiteten somit im Leerlauf, und diese Zeit ging für die Bearbeitung verloren.
Ein weiterer Mangel be- kannter Vorrichtungen dieser Art lag darin, dass die Werkstücke nur im Längssinne mit dem Bohrkasten verschoben und infolgedessen in einem Arbeitsgang nur Löcher an einer Fläche des Werkstückes und in der Mittelflucht der Bohrspindeln gebohrt werden konnten. Eine Quer-oder Drehbewegung des Werk- stückes zwecks Bohrens von ausserhalb der Mittelflucht oder an andern Flächen des Werkstückes liegenden Löchern war nicht möglich. Im übrigen geschah das Fortschalten von Spindel zu Spindel bzw. von einem Loch zum nächsten zu bohrenden Loch zu langsam, da zwangsläufige Antriebsmittel hiezu verwendet wurden, wodurch für den Leerlauf zu viel Zeit verlorenging.
Die Erfindung bezweckt nun, an Werkstücken irgendwelcher Form in einer einmaligen Einspannung beliebig viele Bohrungen an beliebigen Stellen vollständig selbsttätig unter möglichster Verminderung der Schalt-und Leerlaufzeiten vornehmen zu können, u. zw. so, dass sämtliche gebohrten Löcher genau die vorgeschriebene Lage erhalten. Die wird dadurch erreicht, dass der Bohrkasten im Rahmen um seine Längsachse drehbar sowie querversehiebbar und auswechselbar gelagert ist und durch eine mittels Feder- kraft bewegte Antriebsvorrichtung unter die einzelnen Bohrspindeln bewegt wird, wobei das als Greifer ausgebildete Ende einer Stange dieser Antriebsvorrichtung zum Einziehen des aus einem Vorratsbehälter zugeführten Werkstückes in den Bohrkasten und zum Festhalten des Werkstückes im Bohrkasten dient.
Dank der verschiedenen Bewegungsmöglichkeiten des Bohrkastens, nämlich der Längsverschiebung, der Drehbewegung und der Querbewegung, können an verschiedenen Stellen und Flächen des Werkstückes bei unveränderter Einspannung in einem Arbeitsgang beliebig viele Locher gebohrt werden. Auf der
Maschine können also Bohrarbeiten, welche bisher ebenfalls unter Verwendung von Bohrkasten von Hand ausgeführt wurden, vollständig selbsttätig und mit der bisherigen Arbeitsgenauigkeit ausgeführt werden.
Nicht nur der Bohrvorgang an und für sich, sondern auch der Werkstückwechsel, die Werkstückeinspan- nung und das Verschieben und Wenden des Bohrkastens unter den Bohrspindeln gehen hiebei mechanisch und selbsttätig vor sich. Alle Schaltbewegungen gehen in kürzester Zeit vor sich, da sie, wie erwähnt, mittels einer Federantriebsvorrichtung bewirkt werden, wodurch die Leerlaufzeit verringert wird. Dabei drehen sich die Bohrspindeln nach den für jede einzelne günstigsten Bedingungen und gänzlich unab- hängig von der Werkstückbewegung, so dass. die Umdrehungszahl und der Vorschub für jede Spindel beliebig gewählt werden können.
Da nur ein einziger Bohrkastens vorhanden ist und stets nur ein einziges Werkstück bearbeitet wird, kann die Reihenfolge und Anzahl der Längs-, Quer-und Dreh- bewegungen des Werkstückes unter den Bohrspindeln je nach Bedarf beliebig gewählt und eingestellt werden, und die Maschine kann deshalb auch für kleine Werkstückreihen wirtschaftlich benutzt werden.
Jede Weiterbewegung des Bohrkastens mit dem Werkstück für den nächstfolgenden Arbeitsgang findet immer erst nach Vollendung des vorhergehenden Arbeitsganges statt, wobei lange und kurze Arbeitszeiten
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des einzelnen Werkzeuges beliebig abwechseln können. Die Bewegungen des Werkstückes geschehen also unregelmässig in voller Übereinstimmung mit den Bohrvorgängen und nicht regelmässig in Abständen, die dem längsten Arbeitsgang entsprechen müssen. Es besteht keine starre Verbindung zwischen Spindel-und Werkstückbewegung. Durch das Senken und Heben der arbeitenden Spindel wird lediglich die Federantriebsvorrichtung so bewegt, dass unter dem Zug der freigegebenen Feder der Bohrkasten in die nächstfolgende Arbeitsstellung vorrücken kann.
Dabei macht der Bohrkasten keine gleichförmigen oder gar Kreisbewegungen, sondern unregelmässige Bewegungen.
In der Zeichnung zeigt Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Mehrspindelbohrmaschine in Ansicht ; Fig. 2 zeigt einen waagerechten Schnitt nach der Linie lI-lI in Fig. 1, Fig. 3 zeigt eine Einzelheit in Ansicht und Fig. 4 im Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 3 und Fig. 5 eine Ansicht hievon in einer andern Stellung ; Fig. 6 zeigt eine Draufsicht des Bohrkastens nebst zugehörigen Teilen, Fig. 6a zeigt in kleinerem Massstab einen Grundriss des Schlittens, Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie VII-VII in Fig. 6, Fig. 8 eine Stirnansicht hievon, Fig. 9 bis 11 zeigen Schnitte nach den Linien IX-IX, X-X und XI-XI in Fig. 6 ; Fig. 12 ist ein senkrechter Schnitt durch den Bohrkasten ingrösserem Massstab und Fig. 13 ein Teillängsschnitt hiezu ;
Fig. 14 zeigt einen Teil des in der Fig. 12 dargestellten Bohrkastens in einer andern Stellung der Einzelteile und Fig. 15 einen der Fig. 13 entsprechenden Längsschnitt hievon ; Fig. 16 zeigt eine Einzelheit aus Fig. 1 im Längsschnitt in grösserem Massstab ; Fig. 17 zeigt eine Einzelheit des Greifers im Längsschnitt ; Fig. 17a zeigt einen Querschnitt einer Greiferklaue
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Bohrkasten nach einer zweiten Ausführungsform.
Die dargestellte Maschine weist drei auf ein Maschinengestell M aufgesetzte Bohreinheiten Bi, B2 und Bd auf. Am Gestell sind zwei Schienen 1 und 2 mit T-förmigem Querschnitt gelagert, deren gegeneinandergekehrte Höhlungen als Führungen für einen Rahmen 3 mit U-förmigem Grundriss dienen. Im Rahmen 3 sitzt, von Lenkern 4 getragen, ein Gehäuse 5, welches den Bohrkasten 6 umschliesst.
Dieser ist im Gehäuse 5 leicht drehbar mittels zweier Kugellager 7, 8 gelagert und ist auswechselbar, um nach Bedarf einen Bohrkasten mit andern Bohrbüchsen einsetzen zu können. An dem der Werkstückzuführung gegenüberliegenden Ende des Bohrkastens ist ein Stirnrad 9 befestigt. Im Bohrkasten 6 ist zentral eine Stange 17 gelagert, auf welcher ein Schwingstück 16 drehbar, aber gegen Axialverschiebung gesichert lose sitzt. Am Teil 16 hängen zwei Lenker 14, 15 (Fig. 12 bis 15), deren untere Enden durch einen Steg 12 miteinander verbunden sind. Im Steg 12 und in den unteren. Enden der Lenker sind die Achsen von Zahnrädern 10 und 11 gelagert, welche miteinander in Eingriff stehen, und das andere Ende der Achsen ist in einem Steg 13 gelagert.
Die Stege schwingen um
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den Achsen der Räder 10 und 11 sitzen mit Rädern fest verbundene Seilrollen 20 für Stahlseile 21, und an den freien Enden der beiden Seile hängt mittels einer Feder 23 ein Gewicht 22. Der Lenker 15 hat einen seitlich nach aussen ragenden Vorsprung 15a mit einem waagrechten Schlitz 15b. Der Steg 12 hat einen abwärts ragenden Ansatz 12a, dessen nach vorn gebogenes, gegabeltes Ende eine Leitrolle 12b trägt, übewelche die beiden Seile 21 laufen. An der dem Lenker 15 zugekehrten Seite des Zahnrades 9 sind Anschlagbolzen 24 angebracht. Wenn mittels eines der in den Schlitz 15b eingreifenden zugespitzten Stössel 44 oder 45 (Fig. 12 bis 14) der Lenker 15 verschoben, z.
B. angehoben wird, so werden die Teile 10, 11, 12, 13, 14, 15 und 16 aus der Ruhelage nach Fig. 12 und 13 in die Stellung nach Fig. 14 und 15 verschwenkt, in welcher das Rad 10 ausser Eingriff und das Rad 11 in vollem Eingriff mit dem Rad 9 steht und es unter dem Einfluss des sich senkenden Gewichtes 22 in Drehung versetzt. Bei dieser Drehung kommt einer der Bolzen 24 des Zahnrades 9 in Eingriff mit dem Stössel 44 oder 45 und drückt ihn wieder aus dem Schlitz 15b heraus, worauf die Teile 10 usw. wieder in die Ruhestellung zurückkehren.
Da das Gehäuse 5 mittels der Lenker 4 im Rahmen 3 gelagert ist, bewirkt ein in der Längsrichtung ausgeübter Zug oder Druck eine Querverschiebung des Gehäuses, wobei sich die Stange 17 in Querschlitzen des Rahmens 3 bewegt. In Bohrungen des Gehäuses 5 sind Schraubenfedern 25 (Fig. 6 und 10) eingelegt, welche auf Bolzen 26 in dem Sinne wirken, dass das Gehäuse 3 in einer Richtung vom Rahmen 3 wegbewegt wird, nach Fig. 6 nach links, während es durch die Stange 17 in der andern Richtung gegen Anschläge 34,40 gezogen wird. An der parallel zur Stange 17 liegenden und mit dieser durch ein Zahnrad- getriebe (s. u. ) verbundenen Stange 29 greift bei 55 (Fig. 1) ein Hebel 72 an, der an einem im Gestell ver- schwenkbar gelagerten Arm 73 angelenkt ist.
Am Hebel 72 greift die Stange 54 einer Antriebsvorrichtung V für den Bohrkasten an (Fig. 16). In einem Zylinder 51 gleitet der Kolben 59, welcher an einem Rohr 56 befestigt ist. Hinter dem Kolben liegen im Zylinder gleichachsig zwei Schraubenfedern 50, welche sich beim Kolbenhub in der Pfeilrichtung spannen, sobald vor den Kolben Druckluft eingelassen wird. Im Rohr 56 ist mittels eines Kopfes, der sich gegen eine Weichgummischeibe 61 abstützt, die an den Hebel 72 angelenkte Stange 54 geführt, welche von einer Schraubenfeder 60 umgeben ist.
Auf der Stange 29 sitzt ein Schaltwerk, welches aus der Klinke 27a und dem Schaltrad 28 besteht
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auf der Stange 29längsverschiebbar, und es überträgt die Schaltbewegungen auf eine Anschlagsbüchse 34, welche ebenfalls mittels eines Keiles 35 auf der Stange 29 längsverschiebbar ist. Im Rahmen 3 sind längs eines Kreises verschieden lange feste Anschlagbolzen 36,37, 38 und 39 angeordnet, und diesen Bolzen gegenüber hat die Büchse 34 entsprechend abgestufte Anschlagflächen. Der längste Bolzen 37, der z. B. dem ersten zu bohrenden Loch des Werkstückes entsprechen möge, stösst zuerst gegen einen Vorsprung 40 von kreisringförmigem Querschnitt der Büchse 34.
Der Zentriwinkel dieses Kreisringstückes ist so bemessen, dass mit jedem Schritt, um welchen das Rad 28 und damit die Büchse 34 gedreht wird, die Fläche 40 von einem Bolzen abgleitet und auf den nächst kürzeren auftrifft, wobei natürlich beim Auftreffen auf den letzten Bolzen 39 der erste nicht hindernd im Weg stehen darf. Die Längenunterschiede der Bolzen entsprechen den Abständen der im Werkstück zu bohrenden Löcher in der Längsrichtung.
Da nun bei jedem Schaltschritt des Klinkwerkes der Rahmen 3 mit dem Bohrkasten um die dem Unterschied der Anschlagsbolzenlänge entsprechende Strecke nachrückt (wobei von der Querverschiebung des Bohrkastens abgesehen sei), befindet sich das Werkstück jeweils in der Stellung für das nächste zu bohrende Loch. Ein weiterer Anschlagbolzen 41 ist am Gehäuse 5 befestigt. Sobald der Rahmen 3 durch die Bolzen 36 usw. in einer Stellung verriegelt ist, trifft der Bolzen 41 auf einen Anschlag an der Büchse 34, welcher an letzterer auf einem andern Halbmesser und in solcher Lage angeordnet ist, dass sich die ge-
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folgende Querbewegung des Gehäuses ergibt.
In der Zeichnung ist die Anschlagsbüchse 34 so dargestellt, dass sich der Bohrkasten stets in der Mittellinie des Rahmens halten würde. Auf noch grösseren Halbmessern sind an der Büchse 34 die Anschläge 42 und 43 (Fig. 6 und 10) für die Rechts-und Linksdrehung
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im gegebenen Zeitpunkt nach vorn. Hiebei dringen deren zugespitzte Enden in den Schlitz 15b ein und bewirken in der beschriebenen Weise die Drehung des Bohrkastens, wobei es ohne Belang ist, in welcher Querlage er sich gerade befindet. Der in den Schlitz eingetretene Stössel bleibt in dieser Stellung, bis er von einem der Bolzen 24 zurückgeschoben wird, worauf seine Spitze an der Schlitzkante abgleitet und der Stössel vollständig zurückgedrängt wird.
Unterhalb des Rahmens 3 ist im Gestell eine Achse 47 (Fig. 1 und 9) gelagert, an welcher im Abstand der Bohrspindeln Schwenkbolzen 481 > 482 und 483 gelagert sind, die durch Zugfedern in der aufgeklappten Stellung gehalten werden und nach vorn entgegen dem Zug dieser Federn in Aussparungen der Achse 47 eingeklappt werden können, sobald der Rahmen 3 in seine Ausgangsstellung unter der ersten Bohrspindel zurückgeführt wird. Sobald nun der Bohrkasten unter die zweite Bohrspindel gelangen soll, dreht ein Nocken 46 (Fig. 6 und 7) an der Büchse 34 die Achse 47 so weit, bis der Bolzen 481 die Büchse 34 freigibt, worauf der Rahmen 3 sich längsverschieben kann, bis die Büel se 34 am Bolzen 482 zum Anschlag kommt. Der Rahmen 3 wird hiedurch gesperrt.
Die Verschiebung des Rahmens 3 geschieht hiebei durch die Vorrichtung V (Fig. 16), indem die Feder 50 sich entspannt und über den Hebel 72 den Rahmen 3 bewegt.
Die Stange 29 ist hinter dem Bohrkasten 6 exzentrisch zum Werkstück angeordnet, um den nötigen freien Raum für die gerade nicht am Werkstück arbeitenden Bohrspindeln zu lassen. An beiden Stangen 17 und 29 sind an den einander benachbarten Enden durch eingedrehte Rillen Kämme gebildet, und zur Kupplung beider Stangen dienen in diese Kämme eingreifende Zahnwalzen 52 und 53 (Fig. 9 und 10).
Sobald der Bohrkasten 6 in seiner Endstellung angelangt ist, die Büchse 34 mithin eine volle Umdrehung ausgeführt hat, verschiebt der Bohrkasten ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Gestänge, durch das ein Ventil geöffnet wird. Nun strömt Druckluft in den Zylinder 51 der Antriebsvorrichtung V vor dem Kolben 59 ein und verschiebt ihn, wodurch die Federn 50 wieder zusammengedrückt werden.
Die Kolbenstange 54 verschwenkt hiebei den Hebel 72 (Fig. 1) nach links, und dieser verschiebt die Stange 29. Gleichzeitig entspannt sich die Feder 60, und die Scheibe. 61 im Rohr 56 dämpft den entstehenden Schlag.
Am freien Ende des Bohrkastens 6 ist eine Zange 62 (Fig. 6) angeordnet, welche an der Stange 17 befestigt ist und während des Arbeitsvorganges im Bohrkasten eingezogen liegend das Werkstück W festhält. Bei der Rückführung der Stangen 17 und 29 wird die Zange 62 nach links herausgestossen, und die an den Zangenenden befestigten Klauen 64 erfassen ein neues, aus dem nicht gezeichneten Vorratsbehälter herausgetretenes Werkstück W. Hiebei schaltet die Zange in der äussersten Stellung links das Gestänge für die Betätigung des Ventils zur Luftzuführung zum Zylinder 51 um, der Zylinder 51 entleert sich und die unter Wirkung der Federn 50 zurückgleitende Stange 54 bewirkt mittels des Hebels 72 und der Stangen 17 und 29 das Einziehen des Werkstückes in den Bohrkasten.
Sobald die Zange mit dem Werkstück völlig in den Bohrkasten eingezogen ist, bewegt sich dieser mit, bis der längste Anschlagsbolzen 37 auf den Anschlag 40 der Büchse 34 stösst, und nun wird durch den weiter auf die Zange wirkenden Zug der Stangen 29 und 17 das Werkstück im Bohrkasten festgespannt. Gleichzeitig wird aber das Werkstück auch gegen seitliche Verschiebung gesichert. Zu diesem Zweck ist gemäss Fig. 17 am Joch 62a jeder Zangenschenkel 62b für sich gesondert angesetzt. Am Ende des Zangenschenkels ist die Klaue 64 angelenkt, welche durch einen im Sehenkelende gelagerten Federbolzen 62c in ihrer Spannlage gehalten wird.
Am Joch 62a ist ein Bolzen 62d mit doppelkegeligen Eindrehungen. 62e befestigt, welcher in einem
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Längsschlitz des Zangenschenkels liegt. Der Bolzen 62cul liegt exzentrisch in der grösseren Längsbohrung des Zangenschenkels, welcher an beiden Enden geneigte Flanken hat, und entgegengesetzt geneigte Eindrehungen sind am Bolzen vorgesehen. Auf diesen geneigten Flanken ruhen Kugeln 65 und diesen gegenüber auf der andern Seite des Bolzens 62d gleiehe Kugeln, welche durch Flachfedern 62f am Herausfallen gehindert sind.
Durch den von der Stange 11 am Joch 62a ausgeübten Zug werden nun die Eindrehungen 62e auf die Kugeln 65 gepresst und diese drücken die Feder 62f und somit die Spannbacke 62g heraus und beidseitig an die Wand des Bohrkastens an. Hiedurch wird der Schenkel 62b etwas nach einwärts verschoben und fest an das Werkstück angedrückt, welches nun allseitig festgehalten ist.
Nun geht die Bohrspindel nieder und bohrt in dem eingespannten Werkstück beispielsweise das erste Loch.
Oberhalb des Gestells M (Fig. 1 und 2) ist vor jeder Bohrspindel ein Rahmen 70 angeordnet, der mittels einer Schelle M an der die Bohrspindel umgebenden und mit ihr auf-und abgehenden Führungs- büchse befestigt ist. Am Rahmen 70 hängen eine Schaltstange 66 und Sperrstangen 69. Zur Einstellung des Hubes der Stange 66 sind auf ihr Stellringe 661 und 662 befestigt. Im Rahmen 3 ist eine Stange 68 axial verschiebbar, welche nahe dem oberen Ende einen Block 16 (Fig. 3 bis 5) trägt, an dem ein Arm 67 angelenkt ist, der in den Bewegungsbereich der Stange 66 hineinragt, so dass er durch den Ring 662 mitgenommen wird.
In der Ruhestellung wird der Arm 6'/durch eine Zugfeder 79 ungefähr unter 450 nach abwärts hängend gehalten. An der Stange 68 ist bei 77 (Fig. 9) ein Seil 74 befestigt, dessen anderes Ende an der Klinkenscheibe 27 befestigt ist.
Beim Aufwärtsgang der Bohrspindel nach dem Bohren eines Loches wird, sobald der Bohrer den Bohrkasten verlassen hat, durch den Stellung 66 der Arm 67 samt der Stange 68 hochgezogen, und mittels des Seiles 74 sowie der Klinkenseheibe 27, der Klinke 27a und des Schaltrades 28 wird die Büchse 34 um einen Schritt in ihre neue Stellung für die nächste Bohrung gedreht. Beim Abwärtsgang der Bohrspindeln schieben sich mit dem Rahmen 10 die Stangen 69 in die Schienen 1 und 2 und sperren den Rahmen 3, so dass sich dieser mit dem Bohrkasten weder vorwärts noch rückwärts in die abgesperrte Strecke bewegen kann, wodurch Zusammenstösse mit den andern Bohrspindeln verhütet werden. Erst wenn die folgende Bohrspindel wieder genügend gehoben worden ist, gewähren die Stangen 69 dem Rahmen 3 wieder freien Durchgang.
Ist aber der Bohrkasten schon in die neue Bohrstellung vorgerückt und eine der Stangen 69 trifft auf den Rahmen 3 auf, so tritt er nach oben, wobei die die Stangen umgebenden Federn 18 zusammengedrückt werden, und die Bohrspindel kann sich in der in Frage kommenden Zeit bis zum Eintreffen des Bohrkastens in der richtigen Stellung weitersenken. Die Abstände der Bohrspindeln und die Anordnung der Stangen 69 sind so gewählt, dass sich für den Fall, dass der Bohrkasten unter einer Spindel zum Vorrücken fertig ist, aber noch nicht mit dem Rahmen 3 in die Arbeitsstellung unter der nächstfolgenden Spindel vorrücken kann, der Rahmen 3 so weit vorwärts bewegt, bis sich die Bohrspindel hinter dem Bohrkasten befindet, wobei auch der Arm 67 noch nicht bewegt wird.
Die Bohrspindeln können mit beliebiger Geschwindigkeit ganz unabhängig voneinander aufund abgehen, ohne mit dem Bohrkasten zusammenzustossen. Der Bohrkasten kann sich vor-oder rück- wärts bewegen, und seine Anschlagbüchse wird von einer Bohrspindel erst dann bewegt, wenn diese sich hebt, d. h. das Bohren beendet ist.
Nach Fig. 18 sind die den Stangen 17 und 29 entsprechenden Stangen 17'und 29'nicht nebeneinander, sondern übereinander in der Mittelebene des Rahmens 3'und des Bohrkastens 6'gelagert. Die Bewegung der Stange 29'wird mittels der Stirnräder 80 und 81 auf die Stange 17'übertragen. Im übrigen ist die Anordnung aller Mittel und die Wirkungsweise die gleiche wie beim ersten Ausführungsbeispiel.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Selbsttätig arbeitende Mehrfachbohrmaschine mit nebeneinander angeordneten, lotrechten Bohrspindeln und darunter befindlichem Bohrtisch mit einem in diesem längsverschiebbaren Schlitten zur Aufnahme eines Bohrkastens für das Werkstück, das nacheinander im fortlaufenden Arbeitsgang den einzelnen Spindeln zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrkasten (6) im Rahmen (3) um seine Längsachse drehbar sowie querverschiebbar und auswechselbar gelagert ist und durch eine mittels Federkraft bewegte Antriebsvorrichtung (V, 17 29) unter die einzelnen Bohrspindeln bewegt wird, wobei das als Greifer (62, 64) ausgebildete Ende einer Stange (17) der Antriebsvorrichtung zum Einziehen des aus einem Vorratsbehälter zugeführten Werkstückes (W)
in den Bohrkasten (6) und zum Festhalten des Werkstückes im Bohrkasten dient.