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ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIK
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Die Erfindung betrifft eine Tiefbohrmaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Das Tiefbohren - auch Tieflochbohren genannt - ist ein spezielles Bohrverfahren, das vor allem zur Herstellung von Bohrungen mit einem Durchmesser von 0,5 mm bis 1.500 mm bei einer Tiefe von mehr als dem Dreifachen des Durchmessers eingesetzt wird. Mittels Tiefbohren können sehr tiefe Bohrungen mit einem Tiefe/Durchmesser-Verhältnis größer 200 hergestellt werden.
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Für das Tiefbohren charakteristisch ist eine kontinuierliche Kühlschmierstoffzufuhr unter Druck und eine stetige Spanabfuhr ohne Ausspanhübe. Dies bedeutet, dass auch tiefe Bohrungen durch das Tiefbohrverfahren in einem Durchgang gefertigt werden können, und der Bohrer nicht zwischendurch zum Beseitigen der Späne aus der Bohrung entfernt werden muss. Ein weiteres Charakteristikum des Tiefbohrens besteht darin, dass sich Tiefbohrwerkzeuge selbst in der Bohrung führen, um zu vermeiden, dass die Bohrung aus der beabsichtigten Richtung der Bohrungsachse verläuft.
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Eine Tiefbohrmaschine ist eine speziell für das Tiefbohren ausgelegte Werkzeugmaschine. Eine gattungsgemäße Tiefbohrmaschine hat ein Maschinenbett, welches ein Linearführungssystem trägt. Bei einer Horizontal-Tiefbohrmaschine ist dieses horizontal ausgerichtet. Auf dem Linearführungssystem ist eine Werkzeugspindeleinheit linear verfahrbar geführt. Aufgrund der geforderten Ausbringleistung bei vielen Anwendungen kommen mehrspindlige Tiefbohrmaschinen zur gleichzeitigen Bearbeitung von mehreren gleichartigen Werkstücken zum Einsatz Die Werkzeugspindeleinheit hat daher bei gattungsgemäßen Tiefbohrmaschinen zwei oder mehr achsparallele Werkzeugspindeln, die jeweils mittels eines Spindelantriebs um eine horizontale Spindelachse drehbar sind und eine Werkzeugaufnahme zur Aufnahme eines Bohrwerkzeugs (z.B. Tiefbohrwerkzeug, Pilotbohrer, Wendelbohrer, Senker) aufweisen. Eine gattungsgemäße Tiefbohrmaschine gehört somit zur Klasse der mehrspindligen Horizontal-Tiefbohrmaschinen.
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Tiefbohrmaschinen der hier betrachteten Art weisen eine Werkstückaufnahmeeinheit auf, die je nach Bohrverfahren unterschiedliche Aufgaben erfüllen kann. Einerseits kann die Werkstückaufnahmeeinheit Führungsbuchsen zur Führung von Bohrwerkzeugen beim Anbohren tragen. Andererseits kann die Werkstückaufnahmeeinheit auf der der Werkzeugspindeleinheit abgewandten Seite mit Werkstückaufnahmen zum Aufnehmen jeweils eines Werkstücks pro Werkzeugspindel ausgerüstet sein oder werden. Beim Tiefbohren mit Pilotwerkzeug entfällt die Führungsbuchse und es wird lediglich eine Durchführungsöffnung zum Hindurchführen des Bohrwerkzeugs vorgesehen. In jedem Fall ist eine Durchführungsöffnung zum Hindurchführen des Bohrwerkzeugs sowie an der der Werkzeugspindeleinheit abgewandten Seite eine Struktur vorgesehen, die in Kontakt mit einem Werkstück tritt und dieses abstützt und/oder hält oder auf andere Weise dessen Position mitbestimmt, z.B. als axialer Anschlag.
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Häufig ist es gewünscht, die Produktivität durch Einsatz von Automatisierungseinrichtungen für Werkzeugwechsel und/oder Werkstückwechsel zu erhöhen. Mehrspindlige Tiefbohrmaschinen mit einem Werkzeugwechselsystem zum automatisierbaren Wechseln von Bohrwerkzeugen an den Werkzeugspindeln sind bekannt.
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Die
EP 0 141 152 B1 offenbart eine mit zwei Werkzeugspindeln ausgestattete Tiefbohrmaschine mit einem automatischen Werkzeugwechselsystem. Dieses weist ein Werkzeugmagazin auf, welches permanent außerhalb des Bereichs zwischen der Werkzeugspindeleinheit und einem Bohrbuchsenträger angeordnet ist. Um Bohrwerkzeuge vom Werkzeugmagazin in eine Wechselposition oder zurück zu bewegen, ist ein schwenkbarer Wechselarm vorgesehen, der entsprechend den zwei Werkzeugspindeln mit zwei Greifzangen versehen ist. Die Aufnahmeplätze eines bildlich dargestellten Werkzeugmagazins sind wie bei einem Trommelrevolver entlang einer Zylinderfläche angeordnet. Als Alternative wird ein Magazin beschrieben, bei dem die Aufnahmeplätze in verschiedenen Lagen übereinander angeordnet sind.
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Die
DE 199 38 856 A1 offenbart eine Tiefbohreinrichtung, die zwei vertikal übereinander liegende, horizontal ausgerichtete Werkzeugspindeln und ein Werkzeugmagazin umfasst. Dieses ist seitlich neben der Werkzeugspindeleinheit an einer vertikalen Trägerplatte am Rand des Maschinenbetts gestellfest angeordnet. Das Werkzeugmagazin ist durch Verfahren der Werkzeugspindeleinheit zugänglich. Diese ist dazu auf senkrecht zu den Spindelachsen verlaufenden horizontalen Schienen horizontal verfahrbar.
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AUFGABE UND LÖSUNG
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Tiefbohrmaschine der eingangs erwähnten Art mit einem Werkzeugwechselsystem bereitzustellen, das einen konstruktiv einfachen, kostengünstigen Aufbau hat und einen schnellen Werkzeugwechsel ermöglicht. Insbesondere soll das Werkzeugwechselsystem eine kostengünstige Möglichkeit zur Verlängerung der mannlosen Maschinenlaufzeit bieten.
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Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die Erfindung eine Tiefbohrmaschine mit den Merkmalen von Anspruch 1 bereit. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
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Die Tiefbohrmaschine hat ein Maschinenbett, das ein Linearführungssystem trägt. Eine Werkzeugspindeleinheit ist auf dem Linearführungssystem in einer Horizontalrichtung linear verfahrbar angeordnet. Die Werkzeugspindeleinheit weist zwei oder mehr Werkzeugspindeln auf, die um zueinander parallele horizontale Spindelachsen drehbar sind. Die Spindelachsen liegen in einem Spindelabstand zueinander in einer gemeinsamen Spindelebene. Dabei sind Varianten möglich, bei denen die Spindelebene horizontal ausgerichtet ist, wobei also die Spindelachsen in einer gemeinsamen horizontalen Spindelebene nebeneinander angeordnet sind. Alternativ können die Werkzeugspindeln auch vertikal übereinander angeordnet sein, so dass die Spindelebene vertikal ausgerichtet ist. Jede der Werkzeugspindeln hat an einem freien Ende eine Werkzeugaufnahme zur Aufnahme eines Bohrwerkzeugs. Die Werkzeugaufnahme ist so ausgebildet, dass ein automatisierbarer Werkzeugwechsel an der Werkzeugspindel möglich ist. Die Bohrwerkzeuge müssen so eingespannt werden, dass die Werkzeugachse koaxial zur jeweiligen Spindelachse verläuft.
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Die Tiefbohrmaschine weist weiterhin eine Werkstückaufnahmeeinheit auf, die für jede der Werkzeugspindeln eine Durchführungsöffnung zum Hindurchführen des Bohrwerkzeugs bzw. eines Teils des Bohrwerkzeugs sowie an der der Werkzeugspindeleinheit abgewandten Seite eine zum Berührungskontakt mit dem Werkstück vorgesehene Struktur aufweist. Die Werkstückaufnahmeeinheit kann je nach Bohrverfahren unterschiedliche Aufgaben erfüllen bzw. konstruktiv unterschiedlich ausgelegt sein. Eine mögliche Aufgabe ist die Aufnahme von Führungsbuchsen oder Werkstückaufnahmen. Bei den unterschiedlichen Bohrverfahren kann die Werkstückaufnahmeeinheit somit auch als Bohrbuchsenträger oder Bohrölzuführapparat ausgeprägt sein. Alternativ kann die Werkstückaufnahmeeinheit auch lediglich eine Werkstückaufnahme mit Durchführungsbohrungen beim Pilotbohrverfahren aufweisen. Gegebenenfalls kann die Werkstückaufnahmeeinheit eine Anschlagsfläche aufweisen, die als axialer Anschlag für das zu bohrende Werkstück dient und dessen Axialposition definiert. In jedem Fall kann ein zum Eindringen in das Werkstück vorgesehener Teil des Bohrwerkzeugs durch die Durchgangsöffnung hindurch in das an der Werkstückaufnahmeeinheit aufgenommene, gehaltene oder abgestützte Werkstück eingebracht werden.
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Weiterhin ist ein Werkzeugwechselsystem zum automatisierbaren Wechseln von Bohrwerkzeugen an den Werkzeugspindeln vorgesehen. Das Werkzeugwechselsystem weist ein Werkzeugmagazin auf, das eine Vielzahl von Aufnahmeplätzen für jeweils ein Bohrwerkzeug aufweist. Die Aufnahmeplätze dienen als vordefinierte Speicherplätze für jeweils ein Bohrwerkzeug, um dieses innerhalb des Werkzeugmagazins in einer für einen Werkzeugwechsel geeigneten Lage zu halten.
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Das Werkzeugmagazin weist wenigstens zwei Aufnahmeplatz-Gruppen auf. Jede Aufnahmeplatz-Gruppe umfasst eine der Anzahl der Werkzeugspindeln entsprechende Anzahl von Aufnahmeplätzen, die in einem dem Spindelabstand entsprechenden Abstand zueinander angeordnet sind.
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Das Werkzeugmagazin ist zwischen einer Wechselposition im Bereich zwischen der Werkzeugspindeleinheit und der Werkstückaufnahmeeinheit und einer außerhalb dieses Bereichs liegenden Ruheposition bzw. Neutralposition hin- und her bewegbar. Diese Bewegungen sind antriebsgesteuert. Sie können somit durch die Maschinensteuerung bzw. über die Steuereinheit der Tiefbohrmaschine automatisch erzeugt werden. Die Wechselposition zeichnet sich dadurch aus, dass in der Wechselposition die Aufnahmeplätze einer auswählbaren Aufnahmeplatz-Gruppe koaxial zu den Spindelachsen der Werkzeugspindeln angeordnet sind.
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Eine Besonderheit dieser Konfiguration besteht darin, dass das Werkzeugmagazin selbst, also diejenige Einrichtung, die die Aufnahmeplätze für die Bohrwerkzeuge enthält, so in den Bereich zwischen Werkzeugspindeleinheit und Werkstückaufnahmeeinheit bzw. in den Verfahrbereich der von der Werkzeugspindeleinheit getragenen Werkzeugspindeln bewegt werden kann, dass eine unmittelbare Übergabe von Bohrwerkzeugen zwischen den jeweiligen Werkzeugspindeln und den Aufnahmeplätzen des Werkzeugmagazins stattfinden kann. Es findet also eine direkte Übergabe zwischen Werkzeugspindel und Werkzeugmagazin wie bei einem Pick-up-Wechsler statt.
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Wenn sich das Werkzeugmagazin in der Wechselposition befindet und in den Aufnahmeplätzen der ausgewählten Aufnahmeplatz-Gruppe frische (d.h. neue oder wiederaufbereitete) Bohrwerkzeuge aufgenommen sind, können diese unmittelbar in die Werkzeugaufnahmen der Werkzeugspindeln übernommen werden, indem die Werkzeugspindeleinheit derart weit zum Werkzeugmagazin vorfährt, bis ein am Werkzeugende befindliches Werkzeugspannelement in die dafür vorgesehene Werkzeugaufnahme der Werkzeugspindel eingreift und dort eingespannt werden kann. Umgekehrt können auszuwechselnde Bohrwerkzeuge unmittelbar in das in Wechselposition befindliche Werkzeugmagazin übergeben werden, wenn leere Aufnahmeplätze koaxial zu den Spindelachsen angeordnet werden und die Werkzeugspindeleinheit so weit in Richtung des Werkzeugmagazins vorgefahren wird, dass die Bohrwerkzeuge unmittelbar in die Aufnahmeplätze eingeführt werden können, bevor die Bohrwerkzeuge von den Werkzeugspindeln entspannt und dadurch freigegeben werden.
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Der Bohrwerkzeugwechsel kann an allen Spindeln zeitlich parallel durchgeführt werden, wodurch ein schneller Werkzeugwechsel an mehreren Werkzeugspindeln der mehrspindligen Tiefbohrmaschine möglich ist. Die Werkzeugspindeleinheit benötigt lediglich die Bewegungsfreiheitsgrade, die das Linearführungssystem bietet, um so weit in Richtung Werkzeugmagazin vorzufahren, dass der Werkzeugwechselvorgang stattfinden kann. Bewegungsfreiheitsgrade senkrecht dazu sind nicht notwendig und vorzugsweise auch nicht vorgesehen.
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Gegenüber Bohreinrichtungen ähnlich
DE 199 38 856 A1 , die eine Vielzahl von Achsen in Ihren Werkzeugspindeleinheiten in sich vereinen, bietet das hier vorgeschlagene Konzept die Möglichkeit, einen einfachen Werkzeugwechsler für eine mehrspindlige Horizontal-Tiefbohrmaschine mit lediglich einer Linearachse in der Werkzeugspindeleinheit zur Erzeugung des Bohrvorschubs bereitzustellen.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen sind alle Aufnahmeplätze des Werkzeugmagazins in einer gemeinsamen Ebene nebeneinander angeordnet. Dadurch kann ein konstruktiv relativ einfacher Aufbau des Werkzeugmagazins realisiert werden. Außerdem reicht für einen Wechsel zwischen den Aufnahmeplätzen aus unterschiedlichen Aufnahmeplatz-Gruppen eine einfache Linearverschiebung des Werkzeugmagazins, die konstruktiv und steuerungstechnisch relativ einfach zu realisieren ist. Bei entsprechender Gruppierung der Aufnahmeplätze können sehr kurze Verschiebewege realisiert werden, um zwischen den Aufnahmeplätzen unterschiedlicher Aufnahmeplatz-Gruppen zu wechseln. Auch dies begünstigt einen schnellen Werkzeugwechsel.
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Vorzugsweise sind die Aufnahmeplätze der Aufnahmeplatz-Gruppen derart ineinander verschachtelt, dass zwischen zwei zu einer ersten Aufnahmeplatz-Gruppe gehörenden ersten Aufnahmeplätzen wenigstens ein zu einer zweiten Aufnahmeplatz-Gruppe gehörender zweiter Aufnahmeplatz liegt.
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Vorzugsweise sind alle Aufnahmeplätze des Werkzeugmagazins untereinander nominell identisch ausgebildet, so dass sie an die Aufnahme zueinander identischer oder zueinander gleichartiger Tiefbohrwerkzeuge angepasst sind, die identisch oder im Wesentlichen identisch dimensionierte Werkzeugspannelemente haben. Es kann sich dabei z.B. um Folgewerkzeuge, Bohrungsgrundwerkzeuge, aber auch um konventionelle Anfaswerkzeuge handeln.
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Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Werkzeugwechselsystem eine beweglich gelagerte Magazinträgereinrichtung aufweist, die das Werkzeugmagazin trägt, wobei das Werkzeugmagazin relativ zu einem Trägerelement der Magazinträgereinrichtung linear verschiebbar gelagert und mittels eines Magazin-Antriebs in unterschiedliche Arbeitsstellungen in Bezug auf das Trägerelement bewegbar ist. Der Magazin-Antrieb wird vorzugsweise ebenfalls von der Magazinträgereinrichtung getragen, kann also gemeinsam mit dem Werkzeugmagazin bewegt werden. Die Bewegung der Magazinträgereinrichtung wird vorzugsweise über einen eigenen Antrieb realisiert, so dass die Bewegung über die Steuereinheit der Tiefbohrmaschine gesteuert werden kann.
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Mithilfe einer derartigen Konfiguration können zwei unterschiedliche Bewegungen des Werkzeugmagazins realisiert werden. Über die Bewegung der Magazinträgereinrichtung kann das Werkzeugmagazin in den Bereich zwischen Werkzeugspindeleinheit und Werkstückaufnahmeeinheit hinein- oder aus diesem herausbewegt werden. Unabhängig davon kann das Werkzeugmagazin in Bezug auf das Trägerelement der Magazinträgereinrichtung linear verschoben werden, um beispielsweise dann, wenn die Magazinträgereinrichtung sich im Bereich zwischen Werkzeugspindeleinheit und Werkstückaufnahmeeinheit befindet, über relativ kurze lineare Verschiebung des Werkzeugmagazins die Aufnahmeplätze einer gewünschten Aufnahmeplatz-Gruppe in ihre zu den Spindelachsen koaxiale Position zu bringen oder daraus zu entfernen. Für die Steuerung der Position des Werkzeugmagazins sind bei dieser Ausführungsform zwei unabhängig voneinander steuerbare Antriebe und damit zwei unabhängig voneinander steuerbare Bewegungen vorgesehen, nämlich einerseits die Bewegung der Magazinträgereinrichtung bzw. von deren Trägerelement und andererseits die Bewegung des Werkzeugmagazins relativ zu dem Trägerelement.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen ist das Trägerelement der Magazinträgereinrichtung als ein um eine Schwenkachse schwenkbares Trägerelement ausgebildet, so dass die Bewegungen des Trägerelements rotative Bewegungen sind. Hierdurch kann einerseits ein schneller Wechsel zwischen unterschiedlichen Betriebsstellungen des Trägerelements realisiert werden, zum anderen benötigt eine derartige Realisierung relativ wenig Bauraum im Bereich neben dem Linearführungssystem. Ist beispielsweise die Tiefbohrmaschine so aufgebaut, dass die horizontalen Werkzeugspindeln nebeneinander liegen (also die Spindelebene horizontal ausgerichtet ist), kann das Trägerelement zwischen einer Horizontalstellung und einer aufgerichteten Stellung bzw. Vertikalstellung hin- und her bewegt werden, wobei sich in der Horizontalstellung die Aufnahmeplätze des Werkzeugmagazins in der Spindelebene befinden und in der aufgerichteten Stellung der Verfahrweg der Werkzeugspindeleinheit in Richtung Werkstückaufnahmeeinheit frei ist, so dass der für die Tiefbohroperation notwendige Vorschub der Werkzeugspindeleinheit durchgeführt werden kann.
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Als Alternative zu einer Lösung, die eine Schwenkbewegung des Trägerelements und des davon getragenen Werkzeugmagazins um eine Schwenkachse vorsieht, wäre es auch möglich, das Werkzeugmagazin als ausschließlich translatorisch bewegbares Werkzeugmagazin auszugestalten, beispielsweise an oder in einem Schieber, der parallel oder senkrecht zur Spindelebene in einer senkrecht zu den Spindelachsen verlaufenden Verschiebungsrichtung verschoben werden kann. Anders ausgedrückt kann das Trägerelement der Magazinträgereinrichtung als ein in einer Verschiebungsrichtung linear bewegbares Trägerelement ausgebildet sein, wobei die Verschiebungsrichtung senkrecht zu den Spindelachsen, insbesondere senkrecht zu der Spindelebene, verläuft. Varianten mit einem schwenkbaren Trägerelement sind in der Regel konstruktiv weniger aufwändig und haben den Vorteil, dass im Bereich der Komponenten des Werkzeugwechselsystems nur wenig Bauraum benötigt wird.
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Eine Nutzungsmöglichkeit des Werkzeugwechselsystems besteht darin, verschlissene Tiefbohrwerkzeuge automatisiert, also ohne Eingriff eines Bedieners, gegen identische „Schwester-Werkzeuge“ auszutauschen, so dass die Tiefbohrmaschine nach Bestückung des Werkzeugmagazins mit einer ausreichenden Anzahl von Bohrwerkzeugen über einen längeren Zeitraum, ggf. über eine komplette Schicht oder mehrere komplette Schichten, ohne Eingriff eines Bedieners laufen kann. Das Werkzeugwechselsystem bietet insoweit eine kostengünstige Möglichkeit zur Verlängerung der mannlosen Maschinenlaufzeit. Abhängig zum Beispiel von der Verschleißträchtigkeit der vorgesehenen Bohrprozesse und/oder der gewünschten mannlosen Maschinenlaufzeit kann es ausreichen, wenn das Werkzeugmagazin lediglich zwei Aufnahmeplatz-Gruppen aufweist. Es ist jedoch auch möglich, mehr als zwei Aufnahmeplatz-Gruppen vorzusehen, beispielsweise drei oder vier Aufnahmeplatz-Gruppen.
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Das Werkzeugwechselsystem kann jedoch nicht nur nominell identische Schwesterwerkzeuge einwechseln, sondern bei Bedarf auch gleichartige, also nicht identische Bohrwerkzeuge, beispielsweise um eine Bohrtiefenvergrößerung durch Folgeoperationen auszuführen. Dabei kann nach einer ersten Bohrung ein längerer Bohrer eingewechselt werden, um in der gleichen Bohrung die Bohrtiefe zu vergrößern. Alternativ oder zusätzlich können auch Sonderwerkzeuge ein- und ausgewechselt werden, die zum Beispiel einen speziellen Bohrgrund realisieren können.
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Die Vorteile des Werkzeugwechselsystems kommen besonders dann zum Tragen, wenn im Rahmen eines Werkzeugwechsels nur das Bohrwerkzeug, nicht jedoch andere werkzeugabhängige Komponenten, wie zum Beispiel Bohrbuchsen und/oder Werkzeuglünetten, ausgewechselt werden müssen. Eine bevorzugte Anwendung des Werkzeugwechselsystems liegt beispielsweise bei den sogenannten Tauchverfahren, die sich dadurch auszeichnen, dass die Werkzeugaufnahme der Werkzeugspindel in eine speziell daran angepasste Tauchbuchse an der Werkstückaufnahmeeinheit eintaucht. Bei solchen Tiefbohrprozessen sind weder Werkzeuglünetten noch auszuwechselnde Dichtscheiben oder andere werkstückabhängige Komponenten erforderlich.
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In der Regel weist die Tiefbohrmaschine eine Verkleidung auf, die während des aktiven Bohrbetriebs geschlossen sein muss, um die Umgebung vor Beeinträchtigung durch Lärm, Kühlschmierstoff sowie gegen Gefahren durch Eingriff in den Bohrprozess zu schützen. Bei bevorzugten Ausführungsformen befindet sich in der Verkleidung im Bereich des Werkzeugwechselsystems eine gesonderte Zwischentüre, die so ausgelegt ist, dass das Werkzeugmagazin bei seiner Bewegung von der Wechselposition zur Ruheposition durch die Zwischentüre hindurch sich nach außen bewegen kann, so dass das Werkzeugmagazin in Ruheposition außerhalb des von der Verkleidung umschlossenen Raums angeordnet ist. Nach Schließen der Zwischentüre kann der Bohrbetrieb aufgenommen werden, während gleichzeitig von einem Bediener das Werkzeugmagazin entladen und/oder für die nächstfolgenden Bohrprozesse bestückt werden kann.
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Figurenliste
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Weitere Vorteile und Aspekte der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung, die nachfolgend anhand der Figuren erläutert sind.
- 1 zeigt eine schrägperspektivische Teilansicht einer Tiefbohrmaschine gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
- 2 zeigt eine Detailansicht mit mechanischen Komponenten des Werkzeugwechselsystems des Ausführungsbeispiels;
- 3A, 3B zeigen unterschiedlicher Positionen der Werkstückspindeleinheit in Bezug auf das Werkzeugwechselsystem;
- 4 bis 16 zeigen verschiedene Phasen eines automatischen Werkzeugwechsels mithilfe des Werkzeugwechselsystems.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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In 1 ist eine schrägperspektivische Teilansicht einer Tiefbohrmaschine 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel von ihrer Bedienseite gezeigt. Die Tiefbohrmaschine 100 ist als zweispindlige Horizontal-Tiefbohrmaschine ausgelegt. Die Tiefbohrmaschine 100 hat ein Maschinenbett 102, welches in Längsrichtung (z-Richtung des Maschinenkoordinatensystems MKS) mehrfach länger ist als in der senkrecht dazu verlaufenden Querrichtung (x-Richtung des Maschinenkoordinatensystems). Auf der Oberseite des Maschinenbetts ist ein Linearführungssystem mit zwei zueinander parallelen Führungsschienen 104-1, 104-2 befestigt.
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Das Linearführungssystem trägt eine Werkzeugspindeleinheit 110, die mithilfe eines elektromechanischen Antriebs auf dem Linearführungssystem in Längsrichtung der Tiefbohrmaschine über einen Verfahrbereich gesteuert horizontal verfahrbar ist. Die Werkzeugspindeleinheit 110 weist genau zwei Werkzeugspindeln auf, nämlich eine näher an der Bedienseite liegende erste Werkzeugspindel 112-1 und eine zweite Werkzeugspindel 112-2. Die Werkzeugspindeln sind jeweils mittels eines eigenen Spindelantriebs 113-1, 113-2 um ihre jeweilige Spindelachse (erste Spindelachse 115-1 bzw. zweite Spindelachse 115-2) drehbar sind. Die horizontal verlaufenden Spindelachsen liegen in einer gemeinsamen, horizontalen Spindelebene in einem Spindelabstand 117 zueinander. Jede der Werkzeugspindeln weist an ihrem freien Ende eine Werkzeugaufnahme 116-1, 116-2 zur Aufnahme jeweils eines Bohrwerkzeugs, insbesondere eines Tiefbohrwerkzeugs, auf.
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Die Werkzeugaufnahmen erlauben einen automatischen Werkzeugwechsel und weisen dazu automatisch betätigbare Spanneinrichtungen auf, die über die Steuereinheit 190 der Tiefbohrmaschine gesteuert werden.
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Mit Abstand vor der Werkzeugspindeleinheit 110 ist eine Werkstückaufnahmeeinheit 130 in Form eines Bohrbuchsenträgers 130 vorgesehen. Die Werkstückaufnahmeeinheit 130 ist im Beispielsfall fest auf dem Maschinenbett 102 montiert, also nicht linear verfahrbar. Die Werkstückaufnahmeeinheit 130 bzw. der Bohrbuchsenträger 130 weist an der der Werkzeugspindeleinheit 110 abgewandten Seite für jede der Werkzeugspindeln eine eigene Werkstückaufnahme 136-1, 136-2 auf, in der jeweils ein Abschnitt eines zu bohrenden Werkstücks mit definierter Position aufgenommen kann. Die Werkstückaufnahmeeinheit 130 hat weiterhin für jede der Spindelachsen eine Durchführungsöffnung zum Hindurchführen des jeweils an der Werkzeugspindel aufgenommenen Bohrwerkzeugs bzw. eines Abschnitts dieses Bohrwerkzeugs, der dann in das gehaltene Werkstück eindringen kann. Da Aufbau und Funktion von Bohrbuchsenträgern oder ähnlichen Einrichtungen, wie Bohrölzuführapparaten, dem Fachmann bekannt sind, wird hier auf eine weitergehende Beschreibung verzichtet.
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Für die Werkstückaufnahme gibt es unterschiedliche Möglichkeiten. Im Beispielsfall ist die Tiefbohrmaschine dafür ausgelegt, die zu bohrenden Werkstücke jeweils an zwei gegenüberliegenden Endabschnitten so aufzunehmen, dass die mit einer Tieflochbohrung zu versehenden Abschnitte der Werkstücke koaxial zu den Spindelachsen liegen.
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Dazu ist in weiterem Abstand zur Werkzeugspindeleinheit 110 eine Gegenhalteeinheit 120 vorgesehen. Die Gegenhalteeinheit 120 ist auf einem Schlitten angebracht, der linear auf den Führungsschienen 104-1, 104-2 des Linearführungssystems verfahrbar ist, so dass der Abstand zwischen Werkstückaufnahmeeinheit 130 und Gegenhalteeinheit 120 stufenlos verstellbar ist. Dadurch ist die Tiefbohrmaschine leicht an unterschiedliche Werkstückdimensionen und Werkzeugtypen anpassbar.
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Die Gegenhalteeinheit 120 weist für jede der Werkzeugspindeln eine Werkstückspindel auf, die innerhalb eines Spindelkastens koaxial zur zugehörigen Spindelachse 115-1, 115-2 drehbar gelagert ist. Jede der Werkstückspindeln ist mithilfe eines eigenen Spindelantriebs 123-1, 123-2 um ihre Spindelachse drehbar, wobei die Spindelantriebe hinsichtlich Drehgeschwindigkeit und Drehrichtung und Position steuerbar sind. Jede der Werkstückspindeln hat an der derjenigen Seite, die der Werkzeugspindeleinheit 110 bzw. der Werkstückaufnahmeeinheit 130 zugewandt ist, eine Werkstückaufnahme, die jeweils dafür vorgesehen ist, einen werkzeugfernen Endabschnitt eines Werkstücks aufzunehmen und einzuspannen.
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Alternativ kann z.B. vorgesehen sein, dass anstatt der Werkstückaufnahmen Spannfutter zur Werkstückspannung verwendet werden. Alternativ können auch Spannvorrichtungen zur Werkstückspannung auf der Linearführung 104-1 und 104-2 aufgebaut werden. In diesem Fall kann die Werkstückaufnahmeeinheit 130 als Axialanschlag für das Werkstück verwendet werden.
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Die Tiefbohrmaschine 100 ist für einen vollautomatisierten Werkzeugwechsel ausgelegt. Ein wesentlicher Bestandteil der Automatisierungseinrichtungen ist ein Werkzeugwechselsystem 200 zum automatisierbaren Wechseln von Bohrwerkzeugen an den Werkzeugspindeln 112-1, 112-2. 2 zeigt eine Detailansicht, aus der der Grundaufbau von mechanischen Komponenten des Werkzeugwechselsystems des Ausführungsbeispiels besonders gut zu erkennen ist.
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Das Werkzeugwechselsystem 200 umfasst ein seitlich am Maschinenbett 102 auf dessen Bedienerseite montiertes Basiselement 210, das im Beispielsfall zwei vertikale Träger 211 aufweist, die über horizontale Streben miteinander verbunden sind. Das Basiselement 210 trägt eine verschwenkbare Baugruppe 220, die mithilfe eines nicht dargestellten, numerisch gesteuerten Schwenkantriebs zwischen der in 2 gezeigten Vertikalstellung und einer beispielsweise in 1 gezeigten Horizontalstellung numerisch gesteuert verschwenkt werden kann. Die Schwenkbewegung erfolgt um eine Schwenkachse 222, die parallel zu den Führungsschienen 104-1, 104-2 des Linearführungssystems, also parallel zur z-Richtung des Maschinenkoordinatensystems, ausgerichtet ist.
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Die verschwenkbare Baugruppe 220 umfasst eine Magazinträgereinrichtung 230 mit einem tragflügelförmigen Trägerelement 225, welches an einer um die Schwenkachse 222 drehbaren Welle 226 befestigt ist. An der in 2 sichtbaren Unterseite des Trägerelements 225 ist ein Werkzeugmagazin 250 montiert. Das Werkzeugmagazin ist relativ zu dem Trägerelement 225 entlang von an der Unterseite des Trägerelements angebrachten Führungsschienen senkrecht zur z-Achse des Maschinenkoordinatensystems linear verfahrbar (siehe Doppelpfeil). Für die Erzeugung der Verfahrbewegungen ist am Trägerelement 225 ein hydraulischer Magazin-Antrieb 259 montiert, der es erlaubt, das Werkzeugmagazin 250 zwischen zwei unterschiedlichen Arbeitsstellungen in Bezug auf das Trägerelement 225 linear zu verfahren. Das Trägerelement 225 und die anderen zum Tragen des Werkzeugmagazins 250 vorgesehenen Einrichtungen der schwenkbaren Baugruppe 220 bilden insgesamt eine Magazinträgereinrichtung 230.
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Das Werkzeugmagazin 250 weist eine Vielzahl von Aufnahmeplätzen für jeweils ein Bohrwerkzeug auf. Beim Ausführungsbeispiel sind genau vier untereinander im Wesentlichen identisch konstruierte Aufnahmeplätze vorgesehen, nämlich jeweils genau zwei pro Werkzeugspindel. Die näher an der Schwenkachse 222 angeordneten Aufnahmeplätze 252-1 und 253-1 sind der ersten Werkzeugspindel 112-1 zugeordnet. Die weiter entfernt von der Schwenkachse 222 angeordneten Aufnahmeplätze 252-2 und 253-2 sind der näher an der Rückseite der Tiefbohrmaschine liegenden zweiten Werkzeugspindel 112-2 zugeordnet.
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Die Aufnahmeplätze bilden zwei Aufnahmeplatz-Gruppen 252 und 253. Jede dieser Aufnahmeplatz-Gruppen hat eine der Anzahl der Werkzeugspindeln entsprechende Anzahl von Aufnahmeplätzen, im Beispielsfall jeweils zwei. Die Aufnahmeplätze 252-1 und 252-2 der ersten Aufnahmeplatz-Gruppe 252 bzw. deren Mittelachsen liegen genau in dem Spindelabstand 117 voneinander entfernt. Entsprechendes gilt für die beiden Aufnahmeplätze 253-1 und 253-2 der zweiten Aufnahmeplatz-Gruppe 253. Die Aufnahmeplätze sind so ineinander verschachtelt angeordnet, dass jeweils ein Aufnahmeplatz einer anderen Aufnahmeplatz-Gruppe zwischen den beiden Aufnahmeplätzen einer Aufnahmeplatz-Gruppe liegt. Beispielsweise liegt der Aufnahmeplatz 253-1 der zweiten Aufnahmeplatz-Gruppe 253 zwischen den beiden Aufnahmeplätzen 252-1, 252-2 der ersten Aufnahmeplatz-Gruppe. Der laterale Abstand 255 der beiden einer Werkzeugspindel zugeordneten Aufnahmeplätze der unterschiedlichen Aufnahmeplatz-Gruppen beträgt somit nur einen Bruchteil des Spindelabstands, beispielsweise weniger als die Hälfte oder weniger als ein Drittel des Spindelabstands.
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Alle Aufnahmeplätze des Werkzeugmagazins 250 sind in einer einzigen, gemeinsamen Ebene nebeneinander angeordnet, diese erstreckt sich parallel zur Ebene, die das Trägerelement 225 aufspannt.
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Die Aufnahmeplätze des Werkzeugmagazins 250 sind dafür konstruiert, Bohrwerkzeuge (generell Bezugszeichen 270) aufzunehmen, die jeweils für eine Bohrbearbeitung im Tauchverfahren ausgelegt sind. Jedes der Bohrwerkzeuge hat an seinem der Werkzeugspindel zugewandten Ende eine Werkzeugaufnahmehülse 270-1. Diese hat eine zylindrische Außenkontur und trägt an ihrem Werkzeugspindelseitigem Ende eine Schnittstelle für die Werkzeugaufnahme in der Werkzeugspindel. Am gegenüberliegenden Ende ist die Schnittstelle für das eigentliche Tiefbohrwerkzeug eingebracht. Das Tiefbohrwerkzeug wird mit seiner Spannschnittstelle komplett in die Werkzeugaufnahmehülse eingespannt. Aus der Werkzeugaufnahmehülse ragen somit nur der Bohrerschaft 270-2 und der darauf aufgebrachte Bohrkopf 270-3.
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Jeder Aufnahmeplatz hat eine teilzylindrische Innenkontur, deren Innendurchmesser im Wesentlichen dem Außendurchmesser der Werkzeugaufnahmehülse 270-1 entspricht, so dass ein Spannabschnitt eines in Längsrichtung in einen Aufnahmeplatz eingeschobenen Bohrwerkzeugs im Wesentlichen spielfrei in den Aufnahmeplatz passt. An der dem Trägerelement 225 abgewandten Seite ist die Aufnahmestruktur einseitig offen und bildet einen Durchlass 254, dessen lichte Weite größer ist als der Außendurchmesser des Bohrschafts des Bohrwerkzeugs.
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Die Werkzeugspindeleinheit 110 ist mithilfe des zugeordneten elektromechanischen Antriebs zwischen unterschiedlichen Betriebsstellungen entlang der Führungsschienen 104-1, 104-2 des Linearführungssystems verfahrbar. 1 zeigt die Werkzeugspindeleinheit 110 in einer zurückgezogenen Stellung, bei der der Abstand zur Werkzeugaufnahmeeinheit 130 maximal ist. Diese Stellung ist z.B. auch in 4 und 5 gezeigt.
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3A zeigt die Werkzeugspindeleinheit 110 in einer Position, in der die zylindrischen Schnittstellen der in den Werkzeugaufnahmen gehaltenen Werkzeugaufnahmehülsen außerhalb der Aufnahmeplätze liegen, während der Bohrerschaft jeweils durch den Aufnahmeplatz hindurchgreift. In dieser Stellung ist ein Verschwenken der Magazinträgereinrichtung 230 möglich. Diese Stellung wird auch als Vorposition bezeichnet und ist z.B. auch in 7 gezeigt.
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3B zeigt die Werkzeugspindeleinheit 110 in einer vorgeschobenen Stellung bzw. Position, die eine Werkzeugspannung erlaubt, also eine direkte Übernahme oder Übergabe eines Bohrwerkzeugs zwischen der Werkzeugspindeleinheit 110 und dem Werkzeugmagazin 250. Hierzu muss sich die Magazinträgereinrichtung 230 in ihrer horizontalen Stellung befinden. Die Werkzeugaufnahmehülsen 270-1 der ein- oder auszuwechselnden Bohrwerkzeuge befinden sich in den zugehörigen Aufnahmeplätzen. Diese Stellung wird auch als Übergabestellung bezeichnet und ist z.B. auch in 6 gezeigt.
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9 zeigt eine Konfiguration, bei der die Werkzeugspindeleinheit 110 noch weiter in Richtung der Werkzeugaufnahmeeinheit 130 vorgeschoben ist. Für den Bohrbetrieb wird die Werkzeugspindeleinheit so weit vorgeschoben, dass der Bohrerschaft mit der Bohrspitze jedes der Bohrwerkzeuge durch die Durchlassöffnung in der Werkstückaufnahmeeinheit 130 hindurchgeführt ist und sich unmittelbar vor dem zu bearbeitenden Werkstück befindet. Es ist erkennbar, dass die Komponenten des Werkzeugwechselsystems 220 diese Verfahrbewegung der Werkzeugspindeleinheit 110 nicht behindern, wenn sich die verschwenkbare Baugruppe 220 bzw. die Magazinträgereinrichtung 230 in der aufrechten Stellung bzw. Vertikalstellung befindet, wie zum Beispiel in 4 oder 9 gezeigt ist. In dieser Stellung befindet sich auch das Werkzeugmagazin 250 außerhalb des Verfahrbereichs der Werkzeugspindeleinheit 110 in seiner Ruheposition.
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Durch Verschwenken der schwenkbaren Baugruppe 220 bzw. der Magazinträgereinrichtung 230 in die Horizontalstellung wird das Werkzeugmagazin 250 in den Verfahrbereich der Werkzeugspindeleinheit 110 hineingeklappt bzw. hineingeschwenkt in der Weise, dass die Mittelachsen der Aufnahmeplätze alle in der durch die Spindelachsen 115-1, 115-2 aufgespannten, horizontalen Spindelebene liegen.
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Mithilfe des Magazin-Antriebs 259 können die Aufnahmeplätze dann innerhalb der Spindelebene horizontal verfahren werden. Auf diese Weise kann das Werkzeugmagazin 250 in eine Wechselposition gebracht werden, bei der die Aufnahmeplätze einer ausgewählten Aufnahmeplatz-Gruppe koaxial zu den Spindelachsen 115-1, 115-2 der Werkzeugspindeln angeordnet sind. Ist dies gegeben, kann ein Werkzeugwechsel durch unmittelbare Übergabe oder Übernahme von Werkzeugen und Werkzeugspindeln stattfinden.
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Nachfolgend werden vor allem anhand der 4 bis 16 unterschiedliche Phasen von beispielhaften Werkzeugwechseloperationen dargestellt.
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Die 4 zeigt eine Ausgangssituation. Dabei sind alle Aufnahmeplätze des Werkzeugmagazins 250 mit frischen, d.h. neuen bzw. wiederaufbereiteten, Bohrwerkzeugen 270 bestückt. Beide Werkzeugspindeln sind leer, d.h. es befinden sich keine (alten) oder auszuwechselnden Bohrwerkzeuge in den Werkzeugaufnahmen der Werkzeugspindeln. Die Werkzeugspindeleinheit 110 ist in eine zurückgezogene Position zurückgefahren, so dass die Komponenten des Werkzeugwechselsystems im Bereich zwischen Werkzeugspindeleinheit 110 und Werkzeugaufnahmeeinheit 130 angeordnet sind.
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Ist die Werkzeugspindeleinheit 110 ausreichend weit zurückgezogen, wird die verschwenkbare Baugruppe 220 bzw. die Magazinträgereinrichtung 230 aus der aufrechten Stellung bzw. Vertikalstellung in die Horizontalstellung verschwenkt, in welcher nun die vom Werkzeugmagazin gehaltenen Bohrwerkzeuge in der Spindelebene zwischen Werkzeugspindeleinheit 110 und Werkzeugaufnahmeeinheit 130 angeordnet ist (5). Im Beispiel befindet sich dabei das Werkzeugmagazin in seiner der Schwenkachse näheren Endstellung und die Aufnahmeplätze 253-1, 253-2 der zweiten Aufnahmeplatz-Gruppe 253 sind koaxial zu den Spindelachsen 115-1, 115-2 angeordnet.
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Danach fährt die Werkzeugspindeleinheit 110 in Richtung des Werkzeugmagazins 250 vor und die Werkzeugspindeln nehmen mit ihrer für einen automatischen Werkzeugwechsel ausgelegten Werkzeugaufnahme einen Satz frischer Bohrwerkzeuge auf. Dabei werden diejenigen Bohrwerkzeuge übernommen, welche in den Aufnahmeplätzen 253-1, 253-2 gehalten werden, die koaxial zu den Spindelachsen 115-1, 115-2 der Werkzeugspindeleinheit 110 liegen. Der laterale Abstand 255 zu den daneben angeordneten Aufnahmeplätzen der anderen Aufnahmeplatz-Gruppe 252 ist so groß, dass eine Kollision mit den dort aufgenommenen Werkzeugen ausgeschlossen ist. Im Beispielsfall der 6 werden die Bohrwerkzeuge aufgenommen, die sich in den Aufnahmeplätzen der zweiten Aufnahmeplatz-Gruppe 253-1, 253-2 befinden.
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Danach fährt die Werkzeugspindeleinheit 110 in eine zurückgezogene Stellung wenigstens so weit zurück, dass die Werkzeugaufnahmehülsen der Werkzeuge vollständig außer Eingriff mit den Aufnahmeplätzen geraten, so dass sich im Bereich der Aufnahmeplätze nun ein Abschnitt des Bohrschafts befindet (7). Diese Konstellation ist auch in 3A gezeigt.
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In dieser Konstellation ist es nun möglich, die verschwenkbare Baugruppe 220 mit dem Werkzeugmagazin 250 aus dem Verfahrbereich der Werkzeugspindeleinheit 110 nach oben herauszuklappen in die aufrechte bzw. vertikale Stellung, die in 8 gezeigt ist. Dies wird dadurch ermöglicht, dass die Aufnahmeplätze an der dem Trägerelement abgewandten Seite einseitig offen sind, so dass die Bohrerschäfte durch die Durchlässe 254 hindurchtreten können.
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Nun befinden sich alle mechanischen Komponenten des Werkzeugwechselsystems 200 bzw. der verschwenkbaren Baugruppe 220 und die davon noch gehaltenen Bohrwerkzeuge außerhalb des Verfahrbereichs der Werkzeugspindeleinheit 110. Diese kann nun vorbei an den Komponenten des Werkzeugwechselsystems 200 in Richtung des Bohrbuchsenträgers bzw. der Werkzeugaufnahmeeinheit 130 vorgeschoben werden (9) und die Bohroperationen können bei weiterem Vorschub der Werkzeugspindeleinheit ausgeführt werden.
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In einem automatisierten Betrieb können nun mit den an den Werkzeugspindeln eingespannten Bohrwerkzeugen viele Werkstücke aufeinanderfolgend mit Bohrungen versehen werden. Dazu können die Werkstücke durch geeignete Werkstückwechseleinrichtungen automatisiert ein- und ausgewechselt werden. Die Werkzeugspindeleinheit muss dabei jeweils nur so weit zurückgezogen werden, dass ein Werkstückwechsel möglich ist. Im Laufe der Zeit lässt die Schneidfreudigkeit der Bohrwerkzeuge aufgrund von Verschleiß allmählich nach, so dass ein Werkzeugwechsel erforderlich wird. Der richtige Zeitpunkt für einen Werkzeugwechsel kann beispielsweise nach einer vorgegebenen Anzahl von Bohrungen durchgeführt werden oder auf Grundlage von Messwerten, die Aussagen über den Verschleißzustand der Bohrwerkzeuge zulassen.
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Ist ein Werkzeugwechsel nötig oder geplant, so wird die Werkzeugspindeleinheit 110 wieder so weit hinter den Bereich des Werkzeugwechselsystems 200 zurückgezogen, dass die verschwenkbare Baugruppe 220 wieder in ihre horizontale Stellung verschwenkt werden kann.
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Die Werkzeugspindeleinheit 110 ist dafür zumindest bis zur Vorposition (vgl. 8) zurückzufahren (10).
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Anschließend wird die schwenkbare Baugruppe 220 mit Werkzeugmagazin 250 wieder in die horizontale Stellung geschwenkt (11).
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Die Werkzeugspindeleinheit 110 wird dann so weit (in Richtung Bohrbuchsenträger 130) vorgefahren, dass die Werkzeugaufnahmehülsen der verschlissenen Bohrwerkzeuge wieder in ihre Aufnahmeplätze eingeführt und dort übernommen werden (12). Die verschlissenen Werkzeuge werden dann durch die betätigbaren Spanneinrichtungen der Werkzeugaufnahmen an den Werkzeugspindeln freigegeben.
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Um nun einen Satz frischer Bohrwerkzeuge in die koaxialen Positionen zu den nun leeren Werkzeugspindeln zu bringen, fährt zunächst die Werkzeugspindeleinheit 110 zurück und gibt die Werkzeugaufnahmehülsen frei. In dieser Situation befinden sich beide Sätze von Bohrwerkzeugen im Werkzeugmagazin. Dabei befinden sich zunächst die verschlissenen Werkzeuge noch koaxial zu den Spindelachsen, während die neuen, einzuwechselnden Bohrwerkzeuge lateral daneben liegen.
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Die neuen Bohrwerkzeuge werden nun durch eine kurze lineare Verfahrbewegung des Werkzeugmagazins 250 (siehe Pfeil in 13) relativ zum Trägerelement 225 in ihre Wechselposition koaxial zu den Spindelachsen verfahren. Für diese kurze Querbewegung wird nur wenig Zeit benötigt.
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Danach befinden sich die Aufnahmeplätze mit den frischen Bohrwerkzeugen in Wechselpositionen koaxial zu den Spindelachsen. Diese Situation ist in 13 gezeigt. Die Werkzeugspindeleinheit 110 fährt dann zum Werkzeugwechselmagazin vor und nimmt die neuen Bohrwerkzeuge in die Werkzeugaufnahmen der Werkzeugspindeln auf.
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Danach fährt die Werkzeugspindeleinheit 110 in eine zurückgezogene Position so weit zurück (14), dass die verschwenkbare Baugruppe 220 aus der horizontalen in die vertikale Stellung verschwenkt werden kann (15).
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Ist dies erfolgt, kann die Werkzeugspindeleinheit mit den neuen Bohrwerkzeugen in Richtung Bohrbuchsenträger 130 vorgefahren werden und die nachfolgenden Tiefbohroperationen können mithilfe der frisch eingewechselten Bohrwerkzeuge durchgeführt werden (16).
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Nach Abschluss dieser Tiefbohroperationen und entsprechendem Verschleiß der Bohrwerkzeuge ist auch der in den Werkzeugspindeln eingespannte zweite Satz von Tiefbohrwerkzeugen verschlissen.
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Die Situation ist nun so, dass sich die verschwenkbare Baugruppe 220 mit dem Werkzeugmagazin 250 in vertikaler Stellung befindet, wobei sich bereits ein Satz verschlissener Bohrwerkzeuge im Werkzeugmagazin 250 befindet. Die Werkzeugspindeleinheit 110 wird nun in ihre rückversetzte Stellung gebracht, in der ein Einschwenken der verschwenkbaren Baugruppe 220 wieder möglich ist. Die verschwenkbare Baugruppe mit Werkzeugmagazin wird dann in die horizontale Position verschwenkt. Die Werkzeugspindeleinheit 110 fährt dann zum Werkzeugmagazin 250 vor und übergibt die verschlissenen Bohrwerkzeuge.
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Nun befinden sich beide Sätze von verschlissenen Bohrwerkzeugen im Werkzeugmagazin 250 des Werkzeugwechselsystems 200. Die Werkzeugspindeleinheit 110 wird dann zurückgefahren, so dass ein Verschwenken der verschwenkbaren Baugruppe 220 in die vertikale Stellung wieder möglich ist.
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Da nun alle Bohrwerkzeuge im Werkzeugmagazin verschlissen sind, muss das Werkzeugmagazin neu bestückt werden. Zum Austausch der Bohrwerkzeuge ist es bei einer Variante vorgesehen, dass die Tiefbohrmaschine gestoppt wird, eine Schutztür geöffnet wird und die Bohrwerkzeuge manuell ausgewechselt und das Werkzeugmagazin mit frischen Bohrwerkzeugen bestückt wird.
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Alternativ kann die Tiefbohrmaschine auch durch eine trennende Schutzeinrichtung erweitert werden, so dass ein laufzeitparalleler Austausch der Bohrwerkzeuge im Werkzeugmagazin möglich ist.
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Dieser laufzeitparallele Wechsel erfolgt dann, wenn der erste Satz Werkzeuge verschlissen ist und mit dem zweiten Satz Werkzeuge bearbeitet wird. Sind mehr als zwei Aufnahmeplätze pro Spindel eingebaut und mit gleichen Werkzeugen bestückt, erfolgt der Wechsel aller verschlissenen Werkzeuge während der Bearbeitung mit dem letzten Werkzeugsatz. Das Magazin kann jedoch anstatt mit Schwesterwerkzeugen auch mit unterschiedlichen Werkzeugen pro Spindel bestückt sein. Dann ist eine Reihenfolge verschiedener Bohroperationen bei einem Werkstück nacheinander machbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0141152 B1 [0007]
- DE 19938856 A1 [0008, 0019]
