DE202019104405U1 - deep hole drilling machine - Google Patents

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DE202019104405U1 DE202019104405.5U DE202019104405U DE202019104405U1 DE 202019104405 U1 DE202019104405 U1 DE 202019104405U1 DE 202019104405 U DE202019104405 U DE 202019104405U DE 202019104405 U1 DE202019104405 U1 DE 202019104405U1
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Abstract

Tiefbohrmaschine (100) umfassend:ein Maschinenbett (102), das ein Linearführungssystem trägt;eine Werkzeugspindeleinheit (110), die auf dem Linearführungssystem linear verfahrbar ist und wenigstens zwei Werkzeugspindeln (112-1, 112-2) aufweist, die um zueinander parallele horizontale Spindelachsen (115-1, 115-2) drehbar sind, welche in einem Spindelabstand (117) zueinander in einer Spindelebene liegen, wobei jede der Werkzeugspindeln (112-1, 112-2) eine Werkzeugaufnahme (116-1, 116-2) zur Aufnahme eines Bohrwerkzeugs (270) aufweist;eine Werkstückaufnahmeeinheit (130), die für jede der Werkzeugspindeln (112-1, 112-2) eine Durchführungsöffnung zum Hindurchführen des Bohrwerkzeugs sowie an der der Werkzeugspindeleinheit (110) abgewandten Seite eine zum Berührungskontakt mit dem Werkstück vorgesehene Struktur aufweist;ein Werkzeugwechselsystem (200) zum automatisierbaren Wechseln von Bohrwerkzeugen an den Werkzeugspindeln, wobei das Werkzeugwechselsystem ein Werkzeugmagazin (250) mit einer Vielzahl von Aufnahmeplätzen für jeweils ein Bohrwerkzeug aufweist,dadurch gekennzeichnet, dassdas Werkzeugmagazin (250) wenigstens zwei Aufnahmeplatz-Gruppen (252, 253) aufweist, wobei jede Aufnahmeplatz-Gruppe eine der Anzahl der Werkzeugspindeln entsprechende Anzahl von Aufnahmeplätzen (252-1, 252-2; 253-1, 253-2) umfasst, die in einem dem Spindelabstand (117) entsprechenden Abstand zueinander angeordnet sind; unddas Werkzeugmagazin (250) zwischen einer Wechselposition im Bereich zwischen Werkzeugspindeleinheit (110) und Werkstückaufnahmeeinheit (130) und einer außerhalb eines Verfahrbereichs der Werkzeugspindeleinheit (110) liegenden Ruheposition bewegbar ist,wobei in der Wechselposition die Aufnahmeplätze einer auswählbaren Aufnahmeplatz-Gruppen koaxial zu den Spindelachsen (115-1, 115-2) der Werkzeugspindeln angeordnet sind.A deep hole drilling machine (100) comprising: a machine bed (102) supporting a linear guide system; a tool spindle unit (110) linearly displaceable on the linear guide system and having at least two tool spindles (112-1, 112-2) which are horizontal about each other Spindle axes (115-1, 115-2) are rotatable, which are in a spindle distance (117) to each other in a spindle plane, each of the tool spindles (112-1, 112-2) a tool holder (116-1, 116-2) for receiving a drilling tool (270); a workpiece receiving unit (130) for each of the tool spindles (112-1, 112-2) has a passage opening for passing the drilling tool and on the tool spindle unit (110) facing away from a contact with the A tool changing system (200) for automatable changing of drilling tools on the tool spindles, wherein the tool changing system is a tool magazine (250) characterized in that the tool magazine (250) has at least two receiving place groups (252, 253), each receiving place group having a number of receiving places (252-1, 252-1) corresponding to the number of tool spindles 252-2; 253-1, 253-2) which are arranged at a distance corresponding to the spindle distance (117) from each other; andthe tool magazine (250) is movable between a change position in the area between the tool spindle unit (110) and the workpiece holder unit (130) and a rest position outside a travel range of the tool spindle unit (110), wherein in the change position, the holder positions of a selectable group of holder positions are coaxial with the spindle axes (115-1, 115-2) of the tool spindles are arranged.

Description

ANWENDUNGSGEBIET UND STAND DER TECHNIKAREA OF APPLICATION AND PRIOR ART

Die Erfindung betrifft eine Tiefbohrmaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a deep hole drilling machine according to the preamble of claim 1.

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.Deep hole drilling - also known as deep hole drilling - is a special drilling method used primarily to make holes from 0.5 mm to 1,500 mm in diameter at a depth greater than three times the diameter. By deep drilling very deep holes can be made with a depth / diameter ratio greater than 200.

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.A characteristic feature of deep drilling is a continuous supply of cooling lubricant under pressure and a constant removal of chips without swarf strokes. This means that even deep holes can be made by the deep drilling in one go, and the drill does not have to be removed in between to remove the chips from the hole. Another characteristic of deep drilling is that deep drilling tools themselves run in the bore to prevent the bore from extending from the intended direction of the bore axis.

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.A deep hole drilling machine is a machine tool specially designed for deep drilling. A generic deep drilling machine has a machine bed, which carries a linear guide system. In a horizontal deep drilling machine, this is aligned horizontally. On the linear guide system a tool spindle unit is guided linearly movable. Due to the required application performance in many applications, multi-spindle deep hole drilling machines are used for simultaneous machining of several similar workpieces. The tool spindle unit therefore has two or more axially parallel tool spindles, each of which is rotatable about a horizontal spindle axis by means of a spindle drive and a tool holder for receiving a drilling tool (eg deep drilling tool, pilot drill, twist drill, countersink) have. A generic deep drilling machine thus belongs to the class of multi-spindle horizontal deep hole drilling machines.

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.Deep hole drilling machines of the type considered here have a workpiece receiving unit, which can fulfill different tasks depending on the drilling method. On the one hand, the workpiece holder unit can carry guide bushes for guiding drilling tools during tapping. On the other hand, the workpiece receiving unit can be equipped on the side facing away from the tool spindle unit with workpiece holders for receiving one workpiece per tool spindle or be. When deep drilling with pilot tool eliminates the guide bushing and there is only provided a passage opening for passing the drilling tool. In any case, a passage opening for passing the drilling tool and on the side facing away from the tool spindle unit, a structure is provided which comes into contact with this workpiece and supports and / or holds or otherwise co-determines its position, e.g. as an axial stop.

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.Often, it is desired to increase productivity by using automation equipment for tool change and / or workpiece change. Multi-spindle deep hole drilling machines with a tool change system for the automatable change of drilling tools on the tool spindles are known.

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.The EP 0 141 152 B1 discloses a deep hole drilling machine equipped with two tool spindles with an automatic tool change system. This has a tool magazine, which is permanently arranged outside the region between the tool spindle unit and a Bohrbuchsenträger. To move drilling tools from the tool magazine to a change position or back, a pivotable change arm is provided, which is provided according to the two tool spindles with two gripper tongs. The receiving positions of a tool magazine illustrated are arranged along a cylindrical surface as in a drum turret. As an alternative, a magazine is described in which the receiving locations are arranged in different positions one above the other.

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.The DE 199 38 856 A1 discloses a deep drilling device comprising two vertically superimposed, horizontally oriented tool spindles and a tool magazine. This is arranged fixed to the frame next to the tool spindle unit on a vertical support plate on the edge of the machine bed. The tool magazine is accessible by moving the tool spindle unit. This is horizontally movable on perpendicular to the spindle axes extending horizontal rails.

AUFGABE UND LÖSUNGTASK AND SOLUTION

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.It is an object of the invention to provide a deep drilling machine of the type mentioned above with a tool change system, which has a structurally simple, inexpensive construction and allows a quick tool change. In particular, the tool change system Provide a cost-effective way to extend the unmanned machine life.

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.To solve this problem, the invention provides a deep hole drilling machine with the features of claim 1. Advantageous developments are specified in the dependent claims. The wording of all claims is incorporated herein by reference.

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.The deep drilling machine has a machine bed that carries a linear guide system. A tool spindle unit is arranged to be linearly movable on the linear guide system in a horizontal direction. The tool spindle unit has two or more tool spindles which are rotatable about mutually parallel horizontal spindle axes. The spindle axes are in a spindle distance from each other in a common spindle plane. In this case, variants are possible in which the spindle plane is aligned horizontally, that is, wherein the spindle axes are arranged side by side in a common horizontal spindle plane. Alternatively, the tool spindles can also be arranged vertically one above the other so that the spindle plane is vertically aligned. Each of the tool spindles has a tool holder for receiving a drilling tool at a free end. The tool holder is designed so that an automatable tool change to the tool spindle is possible. The drilling tools must be clamped so that the tool axis is coaxial with the respective spindle axis.

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.The deep drilling machine further has a workpiece receiving unit, which has for each of the tool spindles a passage opening for passing the drilling tool or a part of the drilling tool and on the side remote from the tool spindle unit provided for a contact with the workpiece workpiece structure. Depending on the drilling method, the workpiece-receiving unit can fulfill different tasks or be of different design. One possible task is the inclusion of guide bushes or workpiece holders. In the case of the different drilling methods, the workpiece receiving unit can thus also be designed as a drill bush carrier or Bohrölzufühparparat. Alternatively, the workpiece receiving unit may also have only a workpiece holder with feedthrough holes in the pilot drilling method. Optionally, the workpiece receiving unit may have a stop surface which serves as an axial stop for the workpiece to be drilled and defines its axial position. In any case, a part of the drilling tool provided for penetration into the workpiece can be introduced through the passage opening into the workpiece held, held or supported on the workpiece receiving unit.

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.Furthermore, a tool changing system for automated changing of drilling tools is provided on the tool spindles. The tool change system has a tool magazine, which has a plurality of receiving locations for a respective drilling tool. The recording slots serve as predefined memory locations for a respective drilling tool in order to keep it within the tool magazine in a position suitable for a tool change.

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.The tool magazine has at least two receiving space groups. Each pick-up group comprises a number of pick-up locations corresponding to the number of tool spindles, which are arranged at a distance corresponding to the spindle spacing.

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.The tool magazine can be moved back and forth between a change position in the area between the tool spindle unit and the workpiece receiving unit and a rest position or neutral position lying outside this area. These movements are drive-controlled. They can thus be generated automatically by the machine control or via the control unit of the deep drilling machine. The change position is characterized in that the receiving positions of a selectable recording place group are arranged coaxially to the spindle axes of the tool spindles in the change position.

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.A special feature of this configuration is that the tool magazine itself, that is to say the device which contains the mounting locations for the drilling tools, can be moved into the area between the tool spindle unit and workpiece receiving unit or into the travel range of the tool spindles carried by the tool spindle unit Transfer of drilling tools between the respective tool spindles and the receiving locations of the tool magazine can take place. So there is a direct transfer between the tool spindle and tool magazine as a pick-up changer instead.

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.If the tool magazine is in the change position and fresh (ie new or remanufactured) drilling tools are included in the receiving locations of the selected group of seats, they can be taken directly into the tool holders of the tool spindles by the tool spindle unit so far vorzährt the tool magazine until a located at the end of the tool clamping element in the space provided Tool holder engages the tool spindle and can be clamped there. Conversely, to be replaced drilling tools can be transferred directly into the tool magazine located in the exchange position when empty receiving locations are arranged coaxially to the spindle axes and the tool spindle unit is moved so far in the direction of the tool magazine that the drilling tools can be inserted directly into the receiving locations before the drilling tools of the tool spindles relaxed and thereby released.

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.The Bohrwerkzeugwechsel can be performed in parallel on all spindles, whereby a quick tool change to several tool spindles of the multi-spindle deep hole drilling machine is possible. The tool spindle unit only requires the degrees of freedom of motion that the linear guide system offers to advance so far towards the tool magazine that the tool change operation can take place. Freedom of movement perpendicular thereto are not necessary and preferably not provided.

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.Similar to drilling equipment DE 199 38 856 A1 , which combine a plurality of axes in their tool spindle units, the concept proposed here offers the possibility of providing a simple tool changer for a multi-spindle horizontal deep hole drilling machine with only one linear axis in the tool spindle unit for generating the drilling feed.

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.In preferred embodiments, all receiving locations of the tool magazine are arranged side by side in a common plane. This allows a structurally relatively simple construction of the tool magazine can be realized. In addition, a simple linear displacement of the tool magazine, which is structurally and control-technically relatively easy to implement, is sufficient for a change between the recording locations from different recording place groups. With appropriate grouping of the recording sites very short displacement paths can be realized to switch between the recording locations different recording group groups. This also promotes a quick tool change.

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.Preferably, the recording positions of the recording location groups are interlaced so that at least one second recording location belonging to a second recording location group lies between two first recording places belonging to a first recording location group.

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.Preferably, all receiving locations of the tool magazine are designed to be nominally identical to one another, so that they are adapted to the reception of identical or mutually identical deep drilling tools which have identical or essentially identically dimensioned tool clamping elements. It may be e.g. to follow tools, basic drilling tools, but also to conventional chamfering tools.

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.According to one embodiment, it is provided that the tool change system has a movably mounted magazine carrier device, which carries the tool magazine, wherein the tool magazine is mounted linearly displaceable relative to a carrier element of the magazine carrier device and movable by means of a magazine drive in different working positions with respect to the carrier element. The magazine drive is also preferably carried by the magazine support means, so it can be moved together with the tool magazine. The movement of the magazine carrier device is preferably realized via its own drive, so that the movement can be controlled via the control unit of the deep drilling machine.

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.With such a configuration, two different movements of the tool magazine can be realized. The tool magazine can be moved in or out of the area between the tool spindle unit and the workpiece holder unit via the movement of the magazine carrier device. Regardless, the tool magazine with respect to the support member of the magazine carrier device can be moved linearly, for example, when the magazine carrier device is in the range between the tool spindle unit and workpiece holder unit, relatively short linear displacement of the tool magazine, the receiving positions of a desired recording group in their place to the Spindle axes to bring coaxial position or remove it. For the control of the position of the tool magazine, two independently controllable drives and thus two independently controllable movements are provided in this embodiment, namely on the one hand, the movement of the magazine carrier device or its support member and on the other hand, the movement of the tool magazine relative to the support element.

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.In preferred embodiments, the carrier element of the magazine carrier device is designed as a support element pivotable about a pivot axis, so that the movements of the carrier element are rotary movements. In this way, on the one hand a quick change between different operating positions of the support element can be realized, on the other hand requires such a realization relatively little space in the area next to the linear guide system. For example, if the deep hole drilling machine constructed so that the horizontal tool spindles are adjacent (ie, the spindle plane is aligned horizontally), the support member between a horizontal position and a raised position or vertical position can be moved back and forth, wherein in the horizontal position, the receiving positions of Tool magazine located in the spindle plane and in the erected position of the travel of the tool spindle unit in the direction of the workpiece holder unit is free, so that necessary for the Tiefbohroperation feed the tool spindle unit can be performed.

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.As an alternative to a solution which provides a pivoting movement of the support member and the tool magazine carried thereby about a pivot axis, it would also be possible to design the tool magazine as exclusively translationally movable tool magazine, for example on or in a slide which is parallel or perpendicular to the spindle plane in one can be moved perpendicular to the spindle axes extending direction of displacement. In other words, the carrier element of the magazine carrier device can be designed as a carrier element which can be moved linearly in a displacement direction, the displacement direction being perpendicular to the spindle axes, in particular perpendicular to the spindle plane. Variants with a pivotable carrier element are usually structurally less complicated and have the advantage that only a small amount of space is required in the area of the components of the tool change system.

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.One possibility of using the tool change system is to replace worn deep hole drilling tools automatically, ie without intervention by an operator, against identical "sister tools", so that the deep hole drilling machine, after loading the tool magazine with a sufficient number of drilling tools over a longer period, possibly over a complete Layer or multiple complete layers can run without the intervention of an operator. The tool change system offers so far a cost effective way to extend the unmanned machine runtime. Depending on, for example, the degree of wear of the intended drilling processes and / or the desired unmanned machine running time, it may be sufficient if the tool magazine has only two receiving space groups. However, it is also possible to provide more than two admission-place groups, for example three or four admission-place groups.

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.However, the tool change system can not only exchange nominally identical sister tools, but if necessary, identical, ie not identical drilling tools, for example, to perform a drilling depth enlargement by follow-up operations. In this case, after a first bore a longer drill to be replaced to increase the drilling depth in the same hole. Alternatively or additionally, special tools can be switched on and replaced, which can realize, for example, a special drilling reason.

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.The advantages of the tool change system come into play particularly when, within the scope of a tool change, only the drilling tool, but not other tool-dependent components, such as, for example, drill bushings and / or tool rest rests, have to be exchanged. A preferred application of the tool change system is for example in the so-called dipping method, which are characterized in that the tool holder of the tool spindle is immersed in a specially adapted to the immersion bushing on the workpiece holder unit. In such deep boring processes, neither tool rests nor replacement washers or other workpiece-dependent components are required.

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.As a rule, the deep drilling machine has a casing which must be closed during the active drilling operation in order to protect the environment from being adversely affected by noise, cooling lubricant and hazards by intervention in the drilling process. In preferred embodiments, located in the panel in the area of the tool change system a separate intermediate door, which is designed so that the tool magazine can move outwardly through the intermediate door during its movement from the change position to the rest position, so that the tool magazine in the rest position outside of the arranged by the enclosure enclosed space. After closing the intermediate door, the drilling operation can be recorded while at the same time the tool magazine can be unloaded by one operator and / or equipped for the next following drilling process.

Figurenlistelist of figures

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.
Further advantages and aspects of the invention will become apparent from the claims and from the following description of preferred embodiments of the invention, which are explained below with reference to the figures.
  • 1 shows a diagonal perspective partial view of a deep hole drilling machine according to an embodiment of the invention;
  • 2 shows a detailed view with mechanical components of the tool change system of the embodiment;
  • 3A . 3B show different positions of the workpiece spindle unit with respect to the tool change system;
  • 4 to 16 show different phases of an automatic tool change using the tool change system.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELEDETAILED DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS

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.In 1 is a diagonal perspective partial view of a deep hole drilling machine 100 shown according to an embodiment of its operating side. The deep drilling machine 100 is designed as a two-spindle horizontal deep hole drilling machine. The deep drilling machine 100 has a machine bed 102 which is several times longer in the longitudinal direction (z-direction of the machine coordinate system MKS) than in the transverse direction perpendicular thereto (x-direction of the machine coordinate system). On top of the machine bed is a linear guide system with two parallel guide rails 104 - 1 . 104 - 2 attached.

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.The linear guide system carries a tool spindle unit 110 , which is controlled horizontally movable by means of an electromechanical drive on the linear guide system in the longitudinal direction of the deep hole drilling machine over a travel range. The tool spindle unit 110 has exactly two tool spindles, namely a closer to the operating side first tool spindle 112 - 1 and a second tool spindle 112 -2. The tool spindles are each by means of a separate spindle drive 113 - 1 . 113 - 2 about their respective spindle axis (first spindle axis 115 - 1 or second spindle axis 115 - 2 ) are rotatable. The horizontally extending spindle axes lie in a common, horizontal spindle plane in a spindle distance 117 to each other. Each of the tool spindles has a tool holder at its free end 116 - 1 . 116 - 2 for receiving in each case a drilling tool, in particular a deep drilling tool on.

Die Werkzeugaufnahmen erlauben einen automatischen Werkzeugwechsel und weisen dazu automatisch betätigbare Spanneinrichtungen auf, die über die Steuereinheit 190 der Tiefbohrmaschine gesteuert werden.The tool holders allow an automatic tool change and have for this purpose automatically operable clamping devices via the control unit 190 the deep drilling machine are controlled.

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.At a distance in front of the tool spindle unit 110 is a workpiece holder unit 130 in the form of a Bohrbuchsenträgers 130 intended. The workpiece holder unit 130 is in the example fixed on the machine bed 102 mounted, so not linearly movable. The workpiece holder unit 130 or the Bohrbuchsenträger 130 indicates that of the tool spindle unit 110 side facing away from each of the tool spindles own workpiece holder 136 - 1 . 136 - 2 on, in each of which a portion of a workpiece to be drilled with a defined position can be added. The workpiece holder unit 130 Furthermore, for each of the spindle axes has a passage opening for the passage of the respectively recorded on the tool spindle drilling tool or a portion of this drilling tool, which can then penetrate into the held workpiece. Since structure and function of drill guide carriers or similar devices, such Bohrölzufühpparaten, the expert is known, will be omitted here for a more detailed description.

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.There are different possibilities for the workpiece holder. In the example, the deep hole drilling machine is designed to accommodate the workpieces to be drilled each at two opposite end portions so that the to be provided with a deep hole drilling portions of the workpieces are coaxial with the spindle axes.

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.This is at a distance from the tool spindle unit 110 a counterpart unit 120 intended. The counterpart unit 120 is mounted on a carriage that is linear on the guide rails 104 - 1 . 104 - 2 of the linear guide system is movable, so that the distance between the workpiece receiving unit 130 and counterpart unit 120 is infinitely adjustable. As a result, the deep hole drilling machine is easily adaptable to different workpiece dimensions and tool types.

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.The counterpart unit 120 For each of the tool spindles has a workpiece spindle, which within a headstock coaxial with the associated spindle axis 115 - 1 . 115 - 2 is rotatably mounted. Each of the workpiece spindles is powered by its own spindle drive 123 - 1 . 123 - 2 rotatable about its spindle axis, wherein the spindle drives are controllable in terms of rotational speed and direction of rotation and position. Each of the workpiece spindles has that side, that of the tool spindle unit 110 or the workpiece holder unit 130 facing, a workpiece holder, which is respectively provided to receive and clamp a tool distal end portion of a workpiece.

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.Alternatively it can be provided, for example, that instead of the workpiece holders, chucks are used for workpiece clamping. Alternatively, clamping devices for workpiece clamping on the linear guide 104 - 1 and 104 - 2 being constructed. In this case, the workpiece holder unit 130 used as axial stop for the workpiece.

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.The deep drilling machine 100 is designed for a fully automated tool change. An integral part of the automation equipment is a tool change system 200 for the automatable change of drilling tools on the tool spindles 112 - 1 . 112 - 2 , 2 shows a detailed view, from which the basic structure of mechanical components of the tool change system of the embodiment is particularly well recognized.

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.The tool change system 200 includes one side of the machine bed 102 mounted on the operator side base element 210 , which in the example case two vertical carriers 211 which are connected to each other via horizontal struts. The basic element 210 carries a swiveling assembly 220 , using a, not shown, numerically controlled rotary actuator between the in 2 shown vertical position and one example in 1 shown horizontal position can be pivoted numerically controlled. The pivoting movement takes place about a pivot axis 222 parallel to the guide rails 104 - 1 . 104 - 2 of the linear guide system, that is aligned parallel to the z-direction of the machine coordinate system.

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.The swiveling assembly 220 includes a magazine carrier 230 with a wing-shaped carrier element 225 , which at one about the pivot axis 222 rotatable shaft 226 is attached. At the in 2 visible underside of the support element 225 is a tool magazine 250 assembled. The tool magazine is relative to the carrier element 225 along linearly mounted on the underside of the support member guide rails perpendicular to the z-axis of the machine coordinate system linear (see double arrow). For the generation of the movements is on the support element 225 a hydraulic magazine drive 259 mounted, which allows the tool magazine 250 between two different working positions with respect to the carrier element 225 to proceed linearly. The carrier element 225 and the others to carry the tool magazine 250 provided facilities of the pivotable assembly 220 make up a total of a magazine carrier device 230 ,

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.The tool magazine 250 has a plurality of receiving spaces for each drilling tool. In the exemplary embodiment, exactly four mutually substantially identically constructed receiving locations are provided, namely in each case exactly two per tool spindle. The closer to the pivot axis 222 arranged recording places 252 - 1 and 253 - 1 are the first tool spindle 112 - 1 assigned. The further away from the pivot axis 222 arranged recording places 252 - 2 and 253 - 2 are the second tool spindle closer to the back of the deep hole drilling machine 112 - 2 assigned.

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.The admission places form two admission place groups 252 and 253 , Each of these recording place groups has a number of recording places corresponding to the number of tool spindles, in each case two in each case. The recording places 252 - 1 and 252 - 2 the first recording group 252 or whose center axes are exactly in the spindle distance 117 separated from each other. The same applies to the two seats 253 - 1 and 253 - 2 the second recording group 253 , The recording sites are arranged nested in each other, that in each case a recording place another recording group group between the two recording locations of a recording group is located. For example, the recording location is 253 - 1 the second recording group 253 between the two recording places 252 - 1 . 252 - 2 the first recording group. The lateral distance 255 The two associated with a tool spindle recording positions of the different recording space groups is thus only a fraction of the spindle spacing, for example, less than half or less than one third of the spindle spacing.

Alle Aufnahmeplätze des Werkzeugmagazins 250 sind in einer einzigen, gemeinsamen Ebene nebeneinander angeordnet, diese erstreckt sich parallel zur Ebene, die das Trägerelement 225 aufspannt.All slots of the tool magazine 250 are arranged in a single, common plane next to each other, this extends parallel to the plane that the support element 225 spans.

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.The slots of the tool magazine 250 are designed to drill tools (generally reference numerals 270 ), each of which is designed for drilling in the dipping process. Each of the drilling tools has a tool receiving sleeve at its end facing the tool spindle 270 - 1 , This has a cylindrical outer contour and carries at its Werkzeugspindelseitigem end an interface for the tool holder in the tool spindle. At the opposite end, the interface for the actual deep drilling tool is introduced. The deep drilling tool is clamped completely with its clamping interface in the tool receiving sleeve. From the tool holder sleeve thus protrude only the drill shank 270 - 2 and the drill head applied thereto 270 - 3 ,

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.Each receiving space has a part-cylindrical inner contour whose inner diameter is substantially equal to the outer diameter of the tool receiving sleeve 270 - 1 equivalent, so one Clamping portion of a longitudinally inserted into a receiving space drilling tool fits into the receiving space substantially without play. At the the support element 225 opposite side, the receiving structure is open on one side and forms a passage 254 , whose inside diameter is greater than the outer diameter of the drill shaft of the drilling tool.

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.The tool spindle unit 110 is using the associated electromechanical drive between different operating positions along the guide rails 104 - 1 . 104 - 2 of the linear guide system movable. 1 shows the tool spindle unit 110 in a retracted position where the distance to the tool receiving unit 130 is maximum. This position is also in 4 and 5 shown.

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. 3A shows the tool spindle unit 110 in a position in which the cylindrical interfaces of the tool receiving sleeves held in the tool holders are located outside of the receiving locations, while the drill shank in each case engages through the receiving space. In this position, a pivoting of the magazine carrier device 230 possible. This position is also called a pre-position and is eg also in 7 shown.

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. 3B shows the tool spindle unit 110 in an advanced position or position that allows a tool clamping, ie a direct acquisition or transfer of a drilling tool between the tool spindle unit 110 and the tool magazine 250 , For this purpose, the magazine carrier device must 230 in their horizontal position. The tool holder sleeves 270 - 1 the drilling tools to be replaced or replaced are located in the respective receiving locations. This position is also referred to as a transfer position and is eg also in 6 shown.

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. 9 shows a configuration in which the tool spindle unit 110 even further in the direction of the tool holder unit 130 is advanced. For the drilling operation, the tool spindle unit is advanced so far that the drill shank with the drill bit of each of the drilling tools passes through the passage opening in the workpiece holder unit 130 passed through and is located directly in front of the workpiece to be machined. It can be seen that the components of the tool change system 220 this movement of the tool spindle unit 110 do not hinder when the swiveling assembly 220 or the magazine carrier device 230 is in the upright position or vertical position, such as in 4 or 9 is shown. This position also contains the tool magazine 250 outside the travel range of the tool spindle unit 110 in his resting position.

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.By pivoting the swiveling assembly 220 or the magazine carrier device 230 in the horizontal position is the tool magazine 250 in the travel range of the tool spindle unit 110 folded into or pivoted in such a way that the central axes of the recording positions all in the through the spindle axes 115 - 1 . 115 - 2 spanned, horizontal spindle plane lie.

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.Using the magazine drive 259 the receiving places can then be moved horizontally within the spindle plane. In this way, the tool magazine 250 be placed in a change position, in which the receiving positions of a selected group of recording space coaxial with the spindle axes 115 - 1 . 115 - 2 the tool spindles are arranged. If this is the case, a tool change can take place by means of direct transfer or acceptance of tools and tool spindles.

Nachfolgend werden vor allem anhand der 4 bis 16 unterschiedliche Phasen von beispielhaften Werkzeugwechseloperationen dargestellt.The following are mainly based on the 4 to 16 represented different phases of exemplary tool change operations.

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.The 4 shows a starting situation. Here are all recording slots of the tool magazine 250 with fresh, ie new or remanufactured, drilling tools 270 stocked. Both tool spindles are empty, ie there are no (old) or to be replaced drilling tools in the tool holders of the tool spindles. The tool spindle unit 110 has moved back to a retracted position, so that the components of the tool change system in the area between the tool spindle unit 110 and tool receiving unit 130 are arranged.

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.Is the tool spindle unit 110 retracted sufficiently far, the pivotable assembly 220 or the magazine carrier device 230 pivoted from the upright position or vertical position in the horizontal position, in which now held by the tool magazine drilling tools in the spindle plane between the tool spindle unit 110 and tool receiving unit 130 is arranged ( 5 ). In the example, the tool magazine is in its end position closer to the pivot axis and the receiving positions 253 - 1 . 253 - 2 the second recording group 253 are coaxial with the spindle axes 115 - 1 . 115 - 2 arranged.

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.Then the tool spindle unit moves 110 in the direction of the tool magazine 250 before and the tool spindles take with their for one automatic tool change designed tool holder on a set of fresh drilling tools. In this case, those drilling tools are taken, which in the receiving places 253 - 1 . 253 - 2 held coaxial with the spindle axes 115 - 1 . 115 - 2 the tool spindle unit 110 lie. The lateral distance 255 to the adjacent recording slots of the other recording group 252 is so large that a collision with the tools recorded there is excluded. In the example of the 6 the drilling tools are received, which are in the receiving stations of the second receiving group 253 - 1 . 253 - 2 are located.

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.Then the tool spindle unit moves 110 in a retracted position at least so far back that the tool holder sleeves of the tools completely out of engagement with the receiving stations, so that in the area of the receiving positions now a portion of the drill shaft is located ( 7 ). This constellation is also in 3A shown.

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.In this constellation, it is now possible, the pivotable assembly 220 with the tool magazine 250 from the travel range of the tool spindle unit 110 fold upwards in the upright or vertical position, the in 8th is shown. This is made possible by the fact that the receiving positions on the side facing away from the carrier element are open on one side, so that the drill shafts through the passages 254 can pass through.

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.Now all mechanical components of the tool change system are located 200 or the pivotable assembly 220 and the drilling tools still held out of the range of the tool spindle unit 110 , This can now pass the components of the tool change system 200 in the direction of the Bohrbuchsenträgers or the tool holder unit 130 be advanced ( 9 ) and the drilling operations can be carried out with further advancement of the tool spindle unit.

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.In an automated operation, many workpieces can now be provided with holes in succession with the drilling tools clamped to the tool spindles. For this purpose, the workpieces can be automatically switched on and replaced by suitable workpiece changing devices. In each case, the tool spindle unit only has to be withdrawn so far that a workpiece change is possible. Over time, the cutting ability of the drilling tools gradually decreases due to wear, so that a tool change is required. The right time for a tool change, for example, after a predetermined number of holes are performed or based on measurements that allow statements about the state of wear of the drilling tools.

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. If a tool change is necessary or planned, the tool spindle unit becomes 110 again so far behind the range of the tool change system 200 withdrawn that pivotable assembly 220 can be pivoted back to its horizontal position.

Die Werkzeugspindeleinheit 110 ist dafür zumindest bis zur Vorposition (vgl. 8) zurückzufahren (10).The tool spindle unit 110 is at least up to the present position (cf. 8th ) to go back ( 10 ).

Anschließend wird die schwenkbare Baugruppe 220 mit Werkzeugmagazin 250 wieder in die horizontale Stellung geschwenkt (11).Subsequently, the pivotable assembly 220 with tool magazine 250 swung back to the horizontal position ( 11 ).

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.The tool spindle unit 110 will then go so far (towards drill bush carrier 130 ), that the tool receiving sleeves of the worn drilling tools are reintroduced into their receiving places and taken over there ( 12 ). The worn tools are then released by the actuatable clamping devices of the tool holders on the tool spindles.

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.To bring now a set of fresh drilling tools in the coaxial positions to the now empty tool spindles, first moves the tool spindle unit 110 back and releases the tool holder sleeves. In this situation, both sets of drilling tools are in the tool magazine. First, the worn tools are still coaxial with the spindle axes, while the new, to be loaded drilling tools lie laterally next to it.

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.The new drilling tools are now replaced by a short linear movement of the tool magazine 250 (see arrow in 13 ) relative to the carrier element 225 moved into their changing position coaxial with the spindle axes. Only little time is needed for this short transverse movement.

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.Thereafter, the receiving places with the fresh drilling tools in changing positions are coaxial with the spindle axes. This situation is in 13 shown. The tool spindle unit 110 then proceeds to the tool change magazine and picks up the new drilling tools in the tool holders of the tool spindles.

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).Then the tool spindle unit moves 110 to a retracted position so far back ( 14 ), that the swiveling assembly 220 can be pivoted from the horizontal to the vertical position ( 15 ).

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). Once this has been done, the tool spindle unit with the new drilling tools in the direction Bohrbuchsenträger 130 can be advanced and the subsequent deep drilling operations can be carried out using the freshly replaced drilling tools ( 16 ).

Nach Abschluss dieser Tiefbohroperationen und entsprechendem Verschleiß der Bohrwerkzeuge ist auch der in den Werkzeugspindeln eingespannte zweite Satz von Tiefbohrwerkzeugen verschlissen.After completing this Tiefbohroperationen and appropriate wear of the drilling tools and the clamped in the tool spindles second set of deep hole drilling tools is worn.

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.The situation is such that the pivotable assembly 220 with the tool magazine 250 is in a vertical position, with already a set of worn drilling tools in the tool magazine 250 located. The tool spindle unit 110 is now brought into their retarded position, in which a pivoting of the pivotable assembly 220 is possible again. The pivotable assembly with tool magazine is then pivoted to the horizontal position. The tool spindle unit 110 then moves to the tool magazine 250 before and passes the worn drilling tools.

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.Now both sets of worn drilling tools are in the tool magazine 250 of the tool change system 200 , The tool spindle unit 110 is then retracted, allowing a pivoting of the pivotable assembly 220 in the vertical position is possible again.

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.Since all drilling tools in the tool magazine have worn out, the tool magazine must be refitted. To replace the drilling tools, it is provided in a variant that the deep drilling machine is stopped, a protective door is opened and the drilling tools replaced manually and the tool magazine is equipped with fresh drilling tools.

Alternativ kann die Tiefbohrmaschine auch durch eine trennende Schutzeinrichtung erweitert werden, so dass ein laufzeitparalleler Austausch der Bohrwerkzeuge im Werkzeugmagazin möglich ist.Alternatively, the deep drilling machine can also be extended by a separating protective device, so that a runtime-parallel replacement of the drilling tools in the tool magazine is possible.

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.This runtime-parallel change takes place when the first set of tools has worn out and the second set of tools is being processed. If more than two picking positions per spindle are installed and equipped with the same tools, all worn tools are replaced during machining with the last tool set. The magazine can, however, be equipped with different tools per spindle instead of with sister tools. Then, a sequence of various drilling operations on a workpiece is successively feasible.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 0141152 B1 [0007]EP 0141152 B1 [0007]
  • DE 19938856 A1 [0008, 0019]DE 19938856 A1 [0008, 0019]

Claims (8)

Tiefbohrmaschine (100) umfassend: ein Maschinenbett (102), das ein Linearführungssystem trägt; eine Werkzeugspindeleinheit (110), die auf dem Linearführungssystem linear verfahrbar ist und wenigstens zwei Werkzeugspindeln (112-1, 112-2) aufweist, die um zueinander parallele horizontale Spindelachsen (115-1, 115-2) drehbar sind, welche in einem Spindelabstand (117) zueinander in einer Spindelebene liegen, wobei jede der Werkzeugspindeln (112-1, 112-2) eine Werkzeugaufnahme (116-1, 116-2) zur Aufnahme eines Bohrwerkzeugs (270) aufweist; eine Werkstückaufnahmeeinheit (130), die für jede der Werkzeugspindeln (112-1, 112-2) eine Durchführungsöffnung zum Hindurchführen des Bohrwerkzeugs sowie an der der Werkzeugspindeleinheit (110) abgewandten Seite eine zum Berührungskontakt mit dem Werkstück vorgesehene Struktur aufweist; ein Werkzeugwechselsystem (200) zum automatisierbaren Wechseln von Bohrwerkzeugen an den Werkzeugspindeln, wobei das Werkzeugwechselsystem ein Werkzeugmagazin (250) mit einer Vielzahl von Aufnahmeplätzen für jeweils ein Bohrwerkzeug aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeugmagazin (250) wenigstens zwei Aufnahmeplatz-Gruppen (252, 253) aufweist, wobei jede Aufnahmeplatz-Gruppe eine der Anzahl der Werkzeugspindeln entsprechende Anzahl von Aufnahmeplätzen (252-1, 252-2; 253-1, 253-2) umfasst, die in einem dem Spindelabstand (117) entsprechenden Abstand zueinander angeordnet sind; und das Werkzeugmagazin (250) zwischen einer Wechselposition im Bereich zwischen Werkzeugspindeleinheit (110) und Werkstückaufnahmeeinheit (130) und einer außerhalb eines Verfahrbereichs der Werkzeugspindeleinheit (110) liegenden Ruheposition bewegbar ist, wobei in der Wechselposition die Aufnahmeplätze einer auswählbaren Aufnahmeplatz-Gruppen koaxial zu den Spindelachsen (115-1, 115-2) der Werkzeugspindeln angeordnet sind.A deep drilling machine (100) comprising: a machine bed (102) supporting a linear guide system; a tool spindle unit (110), which is linearly movable on the linear guide system and at least two tool spindles (112-1, 112-2) which are rotatable about mutually parallel horizontal spindle axes (115-1, 115-2), which in a spindle distance (117) to each other in a spindle plane, each of the tool spindles (112-1, 112-2) having a tool holder (116-1, 116-2) for receiving a drilling tool (270); a workpiece holding unit (130) having a through hole for passing each of the tool spindles (112-1, 112-2) and a structure provided on the side facing away from the tool spindle unit (110) so as to be in contact with the workpiece; a tool changing system (200) for automatically exchanging drilling tools on the tool spindles, wherein the tool changing system has a tool magazine (250) with a plurality of receiving locations for a respective drilling tool, characterized in that the tool magazine (250) has at least two receiving station groups (252, 253), wherein each picking place group comprises a number of picking locations (252-1, 252-2, 253-1, 253-2) corresponding to the number of tool spindles, which are arranged at a distance from one another corresponding to the spindle spacing (117) ; and the tool magazine (250) is movable between a change position in the area between the tool spindle unit (110) and workpiece receiving unit (130) and a rest position lying outside a travel range of the tool spindle unit (110), wherein in the change position the receiving positions of a selectable receiving place groups coaxial with Spindle axes (115-1, 115-2) of the tool spindles are arranged. Tiefbohrmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle Aufnahmeplätze (252-1, 252-2; 253-1, 253-2) des Werkzeugmagazins (250) in einer gemeinsamen Ebene nebeneinander angeordnet sind.Deep drilling machine after Claim 1 , characterized in that all receiving places (252-1, 252-2; 253-1, 253-2) of the tool magazine (250) are arranged side by side in a common plane. Tiefbohrmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Aufnahmeplätze der Aufnahmeplatz-Gruppen (252, 253) derart ineinander verschachtelt sind, dass zwischen zwei zu einer ersten Aufnahmeplatz-Gruppe (252) gehörenden ersten Aufnahmeplätzen wenigstens ein zu einer zweiten Aufnahmeplatz-Gruppe (253) gehörender zweiter Aufnahmeplatz liegt.Deep drilling machine after Claim 1 or 2 , characterized in that recording places of the recording place groups (252, 253) are interleaved in such a way that between two belonging to a first recording place group (252) first receiving places at least one to a second recording place group (253) belonging second recording place , Tiefbohrmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeugwechselsystem (200) eine beweglich gelagerte Magazinträgereinrichtung (230) aufweist, die das Werkzeugmagazin (250) trägt, wobei das Werkzeugmagazin (250) relativ zu einem Trägerelement (225) der Magazinträgereinrichtung (230) linear verschiebbar gelagert und mittels eines Magazin-Antriebs (259) in unterschiedliche Arbeitsstellungen in Bezug auf das Trägerelement (225) bewegbar ist.Deep hole drilling machine according to one of the preceding claims, characterized in that the tool changing system (200) has a movably mounted magazine carrier device (230) carrying the tool magazine (250), wherein the tool magazine (250) relative to a carrier element (225) of the magazine carrier device (230 ) Is mounted linearly displaceable and by means of a magazine drive (259) in different working positions with respect to the carrier element (225) is movable. Tiefbohrmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (225) der Magazinträgereinrichtung (230) als um eine Schwenkachse (222) schwenkbares Trägerelement ausgebildet ist, wobei die Schwenkachse vorzugsweise parallel zu den Spindelachsen (115-1, 115-2) verläuft.Deep drilling machine after Claim 4 , characterized in that the carrier element (225) of the magazine carrier device (230) is formed as a pivotable about a pivot axis (222) carrier element, wherein the pivot axis is preferably parallel to the spindle axes (115-1, 115-2). Tiefbohrmaschine nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelebene horizontal ausgerichtet ist und dass das Trägerelement (225) zwischen einer Horizontalstellung und einer aufgerichteten Stellung hin- und her bewegbar ist, wobei sich in der Horizontalstellung die Aufnahmeplätze (252-1, 252-2; 253-1, 253-2) des Werkzeugmagazins (250) in der Spindelebene befinden und in der aufgerichteten Stellung ein Verfahrweg der Werkzeugspindeleinheit (110) in Richtung Werkstückaufnahmeeinheit (130) frei ist.Deep drilling machine after Claim 4 or 5 , characterized in that the spindle plane is aligned horizontally and that the carrier element (225) between a horizontal position and a raised position back and forth is movable, wherein in the horizontal position, the receiving positions (252-1, 252-2, 253-1 , 253-2) of the tool magazine (250) are located in the spindle plane and, in the erected position, a travel path of the tool spindle unit (110) in the direction of the workpiece holder unit (130) is free. Tiefbohrmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (225) der Magazinträgereinrichtung (230) als ein in einer Verschiebungsrichtung linear bewegbares Trägerelement ausgebildet ist, wobei die Verschiebungsrichtung senkrecht zu den Spindelachsen (115-1, 115-2), insbesondere senkrecht zu der Spindelebene, verläuft.Deep drilling machine after Claim 4 , characterized in that the carrier element (225) of the magazine carrier device (230) is designed as a linearly movable in a direction of displacement support member, wherein the displacement direction perpendicular to the spindle axes (115-1, 115-2), in particular perpendicular to the spindle plane , Tiefbohrmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Tiefbohrmaschine für ein Tauchverfahren ohne Einsatz von Werkzeuglünetten eingerichtet ist.Deep hole drilling machine according to one of the preceding claims, characterized in that the deep hole drilling machine is set up for a dipping process without the use of tool rest rests.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112157457A (en) * 2020-09-23 2021-01-01 马鞍山贺辉信息科技有限公司 Hole forming equipment for machining automobile oil pan guard plate and working method of hole forming equipment
US11484951B2 (en) * 2018-06-20 2022-11-01 Chetocorporation, S.A. Milling and deep drilling machine

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