TOOL CHANGER FOR A DEEP-HOLE BORING MACHINE

Abstract: 1. An apparatus for changing tools in a deep boring machine which is provided with one or more boring spindles (4, 4') which are driven in rotation (5) and which are movable towards a workpiece (2) on a slide (6), having the following features : (a) the apparatus has a tool magazine (7) comprising a plurality of receiving devices (8) ; (b) the apparatus also has a change arm (9) which is pivotable about an axis (Y) and which is provided with gripping tongs (10) ; (c) the change arm (9) is pivotable between : (c1) a deposit and loading position in which it transfers worn tools to the tool magazine (7) and takes sharp tools from the tool magazine, and (c2) a working position in which it takes worn tools from the boring spindle or spindles (4, 4') and delivers sharp tools to the boring spindles ; and characterised by the following features : (d) the receiving devices (8) of the magazine (7), the axis (Y) of the change arm (9) and the boring spindles (4, 4') are arranged parallel of each other ; (e) there is provided a transport means (14-18) which pushes the tools in the deposit and loading position in the axial direction out of the gripping tongs into the receiving devices and vice-versa ; (f) transportation of the tools from the deposit and loading position into the working position or vice-versa is effected with the tools remaining in the same orientation in which they are always displaced in parallel relationship relative to the axis of the boring spindles and with the change arm moving in only one plane ; (g) the magazine (7) is displaceable in such a way that in any position of the magazine (7), a group of receiving devices (8), the number of which is equal to the number of gripping tongs (10, 10') or boring spindles (4, 4') is aligned in the deposit and loading position of the change arm (9) with the gripping tongs (10, 10') in such a way that unloading of the worn tools (3, 3') from the gripping tongs (10, 10') to the receiving devices (8) of the magazine (7) and loading of the gripping tongs (10, 10') with sharp tools (23, 23') from the receiving devices (8) is effected by the transport means.

Description: Beschreibung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Werkzeugwechsel an einer Tiefbohrmaschine, die mit einer oder mehreren drehangetriebenen Bohrspindeln versehen ist, die auf einem Schlitten in Richtung auf ein Werkstück bewegbar sind. Man hat in der Vergangenheit bei Tiefbohrmaschinen erheblichen Aufwand getrieben, um den Werkstücktransport zu automatisieren. Man hat jedoch dem Wechsel der Werkzeuge noch nicht in demselben Umfang Aufmerksamkeit geschenkt. Dies wird jedoch dann wichtig, wenn miteinander verkettete Werkzeugmaschinen eingesetzt werden. Die Unterbrechungen des normalen Taktablaufes zum Werkzeugwechsel müssen dabei unbedingt so geringfügig wie möglich sein. Dies ist umso mehr von Bedeutung, als bei verketteten Maschinen ja ganz verschiedenartige Bearbeitungsvorgänge stattfinden, die zu völlig unterschiedlichen Zeiten einen Werkzeugwechsel erforderlich machen. Aufgabe der Erfindung ist es daher, für Tiefbohrmaschinen, die ein- oder mehrspindlig ausgebildet sein können, ein möglichst einfaches Verfahren zum Werkzeugwechsel und eine entsprechende Vorrichtung bereitzustellen. Das Verfahren muss daraufhin konzipiert sein, für den Fall einer - mit herkömmlichen Mitteln - festgestellten Abnutzung der Werkzeuge diese schnell zu entnehmen und durch nicht abgenutzte, scharfe Werkzeuge ersetzen zu können. Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gelöst, bei dem a) in den Bohrspindeln in Arbeitsposition befindliche abgenutzte Werkzeuge von an einem Wechselarm angeord neten Greifzangen umfasst werden; b) der Wechselarm die aufgenommenen abgenutzten Werk zeuge aus der Arbeitsposition in eine Ablage- und Ladeposition bringt, in der sie aus den Greifzangen entnommen und Aufnahmeeinrichtungen eines Magazins, die sich in Obergabeposition befinden, übergeben werden; c) das Magazin in seiner Lage derart verändert wird, dass weitere Aufnahmevorrichtungen mit scharfen Werk zeugen in Obergabeposition gebracht werden; d) die scharfen Werkzeuge den Greifzangen in Ablage und Ladeposition des Wechsel arms übergeben werden; und e) der Wechsels die Werkzeuge in Arbeitsposition bringt, in der sie von den Bohrspindeln aufgenommen werden. Eine Vorrichtung zum Werkzeugwechsel ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass ein Wechselarm mit Greifzangen vorgesehen ist, der zwischen einer Arbeitsposition und einer Ablage- und Ladeposition verschwenkbar ist, wobei in der Arbeitsposition die Greifzangen die in den Bohrspindeln befindlichen Werkzeuge umfassen, und ferner eine Transporteinrichtung und ein Magazin mit einer Vielzahl von Aufnahmeeinrichtungen vorgesehen ist, das derart verstellbar ist, dass in jeder Stellung des Magazins eine Gruppe von Aufnahmeeinrichtungen, deren Zahl gleich der Zahl der Greifzangen bzw. Bohrspindeln ist, in der Ablage- und Ladeposition des Wechsel arms mit den Greifzangen derart ausgerichtet ist, dass eine Ablage der abgenutzten Werkzeuge von den Greifzangen an die Aufnahmevorrichtungen des Magazins bzw. ein Laden der Greifzangen mit scharfen Werkzeugen aus den Aufnahmeeinrichtungen mittels der Transporteinrichtung erfolgt. Vorteilhafte Weiterbildungen des genannten Verfahrens und der genannten Vorrichtungen sind in den Unteransprüchen definiert. Der besondere Vorteil hinsichtlich Einfachheit des Aufbaues und Zeitersparnis bei der Durchführung folgt daraus, dass derselbe Greifer sowohl die abgenutzten Werkzeuge aus der Tiefbohrmaschine entnimmt als auch wieder einsetzt, wobei sowohl die Ablage der abgenutzten Werkzeuge aus dem Greifer in das Magazin als auch das Laden des Greifers mit scharfen Werkzeugen aus dem Magazin in derselben Position des Greifers, nämlich der Ablage- und Ladeposition, aufeinanderfolgend stattfindet und lediglich ein zeitlich kurzer Zwischenschritt zur WeiterbeWegung des Magazins erforderlich ist. Die Erfindung ist besonders im Hinblick auf kurze Wege der beweglichen Teile ausgebildet, wobei der Wechselarm trotz Zugriff zu allen Aufnahmeeinrichtungen des Magazins stets dieselbe Bewegung ausführt, was durch die Anordnung und den Aufbau des Magazins besonders vorteilhaft durchgeführt werden kann. Nach einer der vorteilhaften Weiterbildungen der Erfindung ist - durch entsprechende Anschläge beim Laden - sichergestellt, dass die Lage der Werkzeuge in den einzelnen Aufnahmeeinrichtungen des Magazins davon abhängt, ob es sich um ein durch die genannte Transporteinrichtung in das Magazin eingeschobene abgenutzte Werkzeuge oder um nicht abgenutzte, scharfe Werkzeuge handelt, mit denen das Magazin von vorne herein geladen worden ist. Je nach dieser Lage, die durch Messeinrichtungen feststellbar ist, kann nun die Feststellung getroffen werden, ob für einen Werkzeugwechsel in den gerade bereitstehenden Aufnahmevorrichtungen noch scharfe Werkzeuge zur Verfügung stehen. Nur dann, wenn es sich um scharfe Werkzeuge handelt, wird der Wechselzyklus fortgesetzt; ergibt sich, dass nur noch abgenutzte Werkzeuge da sind, so muss der Wechselzyklus unterbrochen und das Magazin neu geladen werden. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und ihrer vorteilhaften Weiterbildungen wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es stellen dar: Figur 1 eine schematische Seitenansicht einer Tiefbohrmaschine; Figur 2 eine Draufsicht entsprechend den Pfeilen II-II in Fig. 1 auf die Tief bohrmaschine nach Fig. 1; Figur 3 eine Vorderansicht entsprechend den Pfeilen III-III in Fig. 1 der Tief bohrmaschine nach Fig. 1; Figur 4 eine Draufsicht (entsprechend den Pfeilen IV-IV in Fig. 3) auf die Transporteinrichtung, die Bestandteil der Tiefbohrmaschine nach Fig. 1 bis 3 ist; Figur 4a einen Schnitt entlang der Linie.lVa-IVa in Fig. 4; Figur 5 einen Schnitt entlang der Linie V-V in Fig. 4; Figur 6 eine Draufsicht auf das Magazin der Tief bohrmaschine nach Fig. 1 bis 3; Figur 6a-6b Schnitte entlang den Linien VIa-VIa, Vib-Vib, VIc-VIc in Fig. 6; Figur 7 einen Schnitt entlang der Linie Vil-Vil in Fig. 6; ; Figur 7a einen Schnitt entlang der Linie VIIa-VIIa in Fig. ?; Figur 8 eine Ansicht in Richtung der Pfeile VIII-VIII in Fig. 6; Figur 9 eine schematische Darstellung des in der Tiefbohrmaschine nach Fig. 1 bis 3 ver wendeten Wechsel arms 9; Figur 10 einen Schnitt entlang der Linie X-X in Fig. 9; Figur 11 einen Schnitt entlang der Linie XI-XI in Fig. 9. Auf der in den Figuren 1 bis 3 jeweils in Gesamtansicht schematisch dargestellten zweispindligen Tiefbohrmaschine werden Bohrungen 1 in einem WerkstUck 2, z.B. dem Zylinderblock eines Kraftfahrzeugmotors, mit Hilfe von Tiefbohr Werkzeugen 3, 3' gebohrt; es kann sich dabei um das sog. Einlippen-Bohrverfahren, das BTA-Verfahren, oder das Ejektor Verfahren handeln; entsprechend sind die Tiefbohrwerkzeuge ausgebildet. Sie werden von Bohrspindeln 4, 4' die von Motoren 5, 5' angetrieben werden, aufgenommen. Bohrspindeln 4, 4' und Motoren 5, 5' sind auf einem Schlitten 6 angeordnet und zum Zweck des Vorschubs in Richtung des Werkstücks 2 verfahrbar. Die erfindungsgemässe Ausbildung der Tiefbohrmaschine dient nun dazu, die Tiefbohrwerkzeuge 3, 3' bei Abnutzung - die über die Messung des Anpressdruckes zur Erzeugung eines be stimmten Vorschubs festgestellt wird - aus den Bohrspindeln 4, 4' zu entnehmen, in einem allgemein mit 7 bezeichneten Magazin abzulegen, sowie darauf folgend neue, d.h. nicht abgenutzte Tiefbohrwerkzeuge aus dem Magazin 7 zu entnehmen und wiederum in die Bohrspindel 4, 41 einzusetzen. Die Tiefbohrwerkzeuge sind, sofern sie in das Magazin 7 eingeschoben sind, mit 23, 23' bezeichnet. Dabei sind zwei Positionen möglich (siehe Fig. 7a) durch die sich abgenutzte und noch nicht abgenutzte Tiefbohrwerkzeuge unterscheiden (siehe dazu weiter unten). Wenn die Werkzeuge aus dem Magazin ausgezogen sind, und/oder sich in Transport- oder Arbeitsposition befinden, sind sie mit 3, 3' bezeichnet. Die Bohrspindeln 4, 4' sind mit geeigneten Spannvorrichtungen ausgestattet. Eine hierfür geeignete Spannvorrichtung ist beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung P 33 20 612.0-14 v. 8.6.1983 desselben Anmelders beschrieben. Das Magazin 7 ist in Fig. 3 schematisch und in Fig. 8 genauer dargestellt. Es wird dadurch gebildet, dass mehrere der Aufnahme der Tiefbohrwerkzeuge 3, 3' bzw. 23, 23' bestimmte Aufnahme rohre 8 - wie beim Magazin eines Trommelrevolvers - entlang einer Zylinderfläche angeordnet sind. Wie am besten an dem in Fig. 6 ganz links angeordneten Aufnahmerohr 8 und ferner an den daran angebrachten Schnitten gemäss Fig. 6a bis Çc zu ersehen, ist lediglich das hintere Drittel des Aufnahmerohres 8 mit vollem Querschnitt ausgebildet. Beim mittleren Drittel ist der Querschnitt über etwa einen Winkel von 900 bis 1100 weggefräst; bei dem Querschnitt nach Fig. 6c ist der Quer schnitt über einen Winkel von etwas mehr als 1800 weggefräst. Der Übergang vom Querschnitt nach Fig. 6a zum Querschnitt nach Fig. 6b befindet sich an der Stelle a; der Übergang vom Querschnitt nach Fig. 6b zum Querschnitt nach Fig. 6c befindet sich an der Stelle b. Bei dieser Ausgestaltung der Aufnahmerohre 8 ist es möglich, Tiefbohrwerkzeuge, von denen eines (ganz links in Fig. 6) in seiner Kontur strichpunktiert dargestellt ist, zunächst derart von oben in den nach oben mit mehr als 1800 offenen Teil eines Aufnahmerohres 8 ein zulegen, dass dort der Bereich des Tiefbohrwerkzeugs, dessen Durchmesser gleich dem Innendurchmesser des Aufnahmerohres 8 ist, abgelegt wird, und dann das Werkzeug in Längsrichtung desselben so weit einzuschieben, dass es auch bei Drehung des gesamten Magazins 7 nicht herausfallen kann, weil dann ja der gesamte Bereich des Tiefbohrwerkzeugs in dem hinteren Teil des Aufnahmerohres 8, der den vollen Querschnitt nach Fig. 6a hat, gehalten wird. Ein Wechselarm 9, der - entsprechend den zwei Bohrspindeln 4, 4' - mit zwei Greifzangen 10, 10' versehen ist, erfasst in der Arbeitsstellung die in den Bohrspindeln 4, 4' eingespannten Tiefbohrwerkzeuge 3, 3', sobald sie abgenutzt sind. Dies wird in an sich bekannter Weise durch Messung des Anpressdruckes der Tiefbohrwerkzeuge an das Werkstück bei vorgegebener Vorschubgeschwindigkeit festgestellt und braucht daher im vorliegenden Zusammenhang nicht näher beschrieben zu werden. Die Spannvorrichtungen (nicht gezeigt) in den Bohrspindeln 4, 4' werden dann gelöst. Der Schlitten 6 mit den Bohrspindeln 4, 4' fährt nach rechts in Fig. 2 in die dort gezeigte Endstellung. Die Greifzangen 10, 10' halten die Tiefbohrwerkzeuge 3, 3'. Dann wird der Wechselarm 9 in Richtung des Pfeils 11 (Fig. 3) in die Ablage- und Ladestellung verschwenkt und legt die Tiefbohrwerkzeuge 3, 3' auf Prismen 12, 128 (siehe auch Fig. 5) ab, die ortsfest am Ausleger 13 angeordnet sind, der mit der Tiefbohrmaschine fest verbunden ist. Die Greifzangen 10, 10' werden dann geöffnet; die Tiefbohrwerkzeuge 3, 3' werden von Klauen 14 14' einer Transporteinrichtung in die Aufnahmerohre 8 des Magazins 7 eingeschoben. Die Klauen 14, 14' befinden sich an dem (in Fig. 1) linken Ende von Stangen 15, 15', die über einen Steg 16 miteinander verbunden sind. An dem Steg greift eine Kolbenstange 17 an, die in einem doppeltwirkenden Zylinder 18 angeordnet und in beiden Richtungen hydraulisch verschiebbar.,ist. Dass in Fig. 1 und 2 die Klauen 14, 14' nicht auf derselben waagerechten Linie liegen, ist damit zu erklären, dass die Ebenen, in denen sie liegen, schräg gegenüber der Zeichenebene liegen. Das Hineinschieben der abgenutzten ¯Tiefbohrwerkzeuge 3, 3' in die Aufnahmerohre 8 des Magazins 7 erfolgt so weit, bis die Spitzen 19, 19' der abgenutzten Tiefbohrwerkzeuge 3, 3' an Anschläge 20, 20' anstossen, die über einen Bügel 21 und einen Ausleger 22 ebenfalls an dem bereits erwähnten Ausleger 13 ortsfest angeordnet sind. Nach diesem Einschieben der abgenutzten Tiefbohrwerkzeuge 3, 3' in das Magazin 7 wird letzteres gedreht, so dass sich andere Werkzeuge, also z.B. scharfe, d.h. noch nicht abgenutzte Werkzeuge 23, 23' über den Greifzangen 10, 10' befinden. Diese werden mittels der Klauen 14, 14' aus den Aufnahmerohren 8 des Magazins 7 heraus- und in die Auflage auf den Prismen 12, 12' hineingezogen. Dabei greifen die Klauen 14, 14' nach einer Kippbewegung der gesamten Transporteinrichtung in die Nut 32 (Fig. 5) am Ende der Tiefbohrwerkzeuge 23, 23' ein. Die Klauen 14, 14' werden dann wegbewegt. Die Greifzangen 10, 10' erfassen die neuen Werkzeuge 23, 23'. Der Wechselarm 9 schwenkt in umgekehrter Richtung - also entgegengesetzt Pfeil 11 in Fig. 3 - wieder in die Arbeitsposition nach Figuren 1 bis 3. Der Schlitten 6 bewegt sich aus der in Fig. 2 gezeigten Position nach links, so dass die Bohrspindeln 4, 4' die Tiefbohrwerkzeuge 23, 23' in der Position, in der sich in Fig. 2 die Tiefbohrwerkzeuge 3, 3' befinden, umfassen. Die Spannvorrichtungen in den Bohrspindeln 4, 4' werden gespannt. Die Greifzangen 10, 10' werden gelöst. Der Wechselarm 9 schwenkt aus der Stellung heraus, so dass er die Vorschubbewegung des Schlittens 6 nicht behindern kann. Der nächste Arbeitstakt der Tiefbohrmaschine mit scharfen Tiefbohrwerkzeugen 23, 23' kann beginnen. Sobald die entsprechende Abnutzung auch dieser Tiefbohrwerkzeuge festgestellt wird, beginnt der nächste Wechselzyklus. Aus der bisherigen Beschreibung ergibt sich bereits, dass die abgenutzten Tiefbohrwerkzeuge 3 bzw; 3' in das Magazin so weit in Fig. 1 nach links geschoben werden, bis sie an den Anschlägen 20, 20' anstossen, also ihre Spitzen die mit 19, 19' bezeichneten Positionen einnehmen. Diese Lage ist unterschiedlich von der Lage der noch unbenutzten, also scharfen Tiefbohrwerkzeuge 23, 23'. Diese werden nach Wegklappen der Rückwand 80 in die eingezeichnete Position von links her (Fig. 1) in die Aufnahmerohre 8 im Magazin 7 eingeschoben und nehmen die für die Tiefbohrwerkzeuge 23, 23' eingezeichnete Position ein, in der sie so weit eingeschoben sind, dass sie mit ihrem (in Fig. 1) rechten Ende, also dem Einspannschaft, an einer Platte 24 anstossen. Die Platte 24 hat in Höhe derjenigen Aufnahmerohre 8, die mit den Anschlägen 20, 20' und den Prismen 12, 12' fluchten, Ausnehmungen 25, 25'. Wenn also von links Tiefbohrwerkzeuge in die Aufnahmerohre 8 eingesteckt werden, so geht dies bei allen Aufnahmerohren 8 ausser denen, deren linkes Ende durch die Anschläge 20, 20' verdeckt ist. Diese sind die einzigen, in deren Verlängerung nach rechts die Platte 24 keinen Anschlag darstellt, weil dort sich die Ausnehmungen 25, 25' befinden. Somit ist die Lage aller scharfen Tiefbohrwerkzeuge 23, 23', die - bei weggeklappter Platte 80 - von links so weit wie möglich in die Aufnahmerohre 8 gesteckt werden, durch Anschlag an der Platte 24 eindeutig definiert. Vgl. Fig. 5 ¯3anz rechts oben und in Fig. 6 das Tiefbohrwerkzeug ganz links. Die Platte 80 kann nach Lösen des Griffes 26 weggeklappt werden. Die Tiefbohrwerkzeuge können also zwei Lagen einnehmen: a) die unbenutzten scharfen Tiefbohrwerkzeuge 23, 23' sind in die Aufnahmerohre 8 von links eingeschoben (manuell; bei weggeklappter Platte 80), und zwar bis zum Anschlag an Platte 24; b) die abgenutzten Tiefbohrwerkzeuge 3, 3' sind in die Aufnahmerohre 8 von rechts her eingeschoben (von der Transporteinrichtung 14-18 nach Ablage durch den Wechsel arm 9 auf Prismen 12, 12' bzw. in den oben offenen Teil der Aufnahmerohre 8), und zwar bis zum Anschlag an An schlägen 20, 20', wobei das Einschieben durch die Platte 24 nicht behindert ist, da diese an diesen Stellen Aus nehmungen 25, 25' aufweist. Die unterschiedliche Lage der abgenutzten sowie der noch unbenutzten scharfen Tiefbohrwerkzeuge wird dazu benutzt, um festzustellen, ob Tiefbohrwerkzeuge, die von der Transporteinrichtung 14-18 aus den Aufnahmerohren 8 nach rechts in eine Position gezogen werden, in der sie von den Greifzangen 10, 10' des Wechsel armes 9 erfasst werden, benutzt sind oder noch scharf sind. Sind es abgenutzte Tiefbohrwerkzeuge, dann schaltet die Maschine ab und gibt ein Signal, auf das hin eine Neufüllung des Magazins mit scharfen Tiefbohrwerkzeugen veranlasst wird. Auf diese Weise wird vermieden, dass in der Ablage- und Ladeposition des Wechsel arms 9 nach der Ablage der abgenutzten Tiefbohrwerkzeuge dieses erneut mit bereits abgenutzten Ti & bohrwerkzeugen geladen wird. Es ist sichergestellt, dass der beschriebene Zyklus des Werkzeugwechsels so lange abläuft, wie den Aufnahmerohren 8 des Magazins 7 noch nicht abgenutzte, scharfe Tiefbohrwerkzeuge entnommen werden können. Die Art und Weise der Feststellung, ob die Werkzeuge abgenutzt sind oder nicht, ist in Fig. 7a dargestellt. Auf dem Ausleger 13 ist eine Trägerplatte 27 angeordnet. Sie trägt in Richtung der Lage der Tiefbohrwerkzeuge im Magazin hintereinander drei Annäherungsschalter 28 bis 30. Bei der eingezeichneten Lage eines scharfen Tiefbohrwerkzeuges 23, 23', das mit seinem vorderen Bund 31 an der Anschlagplatte 24 anliegt, liegen alle Annäherungsschalter 28, 29, 30 auf kurzem Abstand zu einer Aussenfläche des Tiefbohrwerkzeuges. Sie haben daher alle im Sinne ihrer Funktion mit dem Tiefbohrwerkzeug 23 oder 23' "Kontakt", liefern also ein Signal mit dem logischen Wert 1. In strichpunktierten Linien ist die Lage eines Tiefbohrwerkzeuges 3, 3' eingezeichnet, das abgenutzt ist, d.h. dessen Spitzen 19 bzw. 19' an den Anschlägen 20, 20' anliegen. Hier liefern die Annäherungs schalter 28, 29 bzw. 30 Signale mit den logischen Werten "O", "1", O. Im einzelnen ergeben sich die verschiedenen Anzeigen aus der Wahrheitstabelle, die zu Fig. 7a dazuge hört. Das bedeutet, dass die Ablage abgenutzter stumpfer Werkzeuge im Magazin in einer anderen Lage erfolgt als das Einlegen scharfer Werkzeuge. Die Abtastung der Lage durch Annäherungsschalter oder andere Messeinrichtungen erlaubt die Feststellung, ob die Tiefbohrwerkzeuge im Magazin noch scharf sind. Diese Feststellung erfolgt vor Obernahme von Tiefbohrwerkzeugen aus den Aufnahmerohren 8 in die Position, in der sich die Greifzangen 10, 10' in Ablage¯ und Ladeposition befinden, also für die Tiefbohrwerkzeuge, die sich in den Aufnahmerohren 8 befinden, die in der jeweiligen Stellung des Magazins 7 mit den Prismen 12, 12' fluchten und durch die Transporteinrichtung 14.18 nach rechts verschiebbar sind. Auf diese Weise wird vermieden, dass der automatische Wechselzyklus dazu führen kann, bereits abgenutzte Tiefbohrwerkzeuge in die Greifzangen 10, 10' des Wechsel armes 9 und von dort in die Bohrspindeln 4, 4' zu laden. Die entsprechenden elektrischen Steuerungseinrichtungen ergeben sich für den Fachmann ohne weiteres. Es ist lediglich erforderlich, entsprechend der in Fig. 7a wiedergegebenen Wahrheitstabelle für den Fall des Vorhandenseins scharfer Werkzeuge den weiteren Zyklus freizugeben und für den Fall anderer Signale zu stoppen und diese Tatsache durch ein Hupsignal oder eine Lichtanzeige kenntlich zu machen. Damit die Klauen 14 in die Nut 32 in den Tiefbohrwerkzeugen einschwenken können, wie dies aus Fig. 5 rechts oben ersichtlich ist, muss die gesamte durch Stangen 15 mit Klauen 14, ferner durch Quersteg 16 und Zylinder 18 gebildete Transporteinrichtung kippbar sein. Dies erfolgt dadurch, dass die Stangen 15 und der Zylinder 18 in einem durch zwei parallele Platten 38, 39, sowie die beiden Querstege 40 und 41 gebildeten Gehäuse geführt sind. Dieses Gehäuse ist an der Schwenkplatte.42 fest angebracht, die in dem Lagerbock 43 um die Welle 44 gekippt werden kann. Der Lagerbock 43 ist an dem Ausleger 13 angeordnet. Das Kippen der Schwenkplatte 42 erfolgt mittels des hydraulisch betätigten, doppelt wirkenden Zylinders 45, in dem eine Kolbenstange 46 geführt ist, die an der Schwenkplatte 43 über das Gelenk 47 angreift. Zu diesem Zweck ist das untere Ende der Schwenkplatte 42 als Gabel ausgebildet. Das Kippen erfolgt so, dass die einzelnen Teile die in Fig. 5 strichpunktiert eingezeichnete Position einehmen, wobei der Übersichtlichkeit halber diese Kipplage lediglich für die Schwenkplatte 42, die Stangen 15 und die Klauen 14 dargestellt ist. - Mit dem Quersteg 41 verbunden ist ein Anschalg 48, der in der gezeigten Normallage auf dem Anschlag 49 aufsetzt, der wiederum an Beim Ausführungsbeispiel und der dort gezeigten Abtastung durch Annäherungsschalter 28, 29, 30 entlang der axialen Richtung des Tiefbohrwerkzeuges ist hierzu die Nut 32 eingesetzt worden, die es gleichzeitig ermöglicht, die Tiefbohrwerkzeuge mittels der Klauen 14, 14' aus den Aufnahmerohren 8 des Magazins 7 herauszuziehen. Der Wechselarm 9 ist drehbar in einem Lagerbock 33 am Ausleger 13 gelagert. Er wird in der Arbeitsstellung nach Fig. 1 bis 3 dadurch abgestützt, dass ein mit ihm verbundener Stützteil 34 auf einem Gegenlager 35 aufliegt. Den Drehantrieb des Wechselarms besorgt der hydraulische Drehzylinder 36 über ein Getriebe 37. Die Figuren 4 und 5 zeigen die Transporteinrichtung, genauer: den Mechanismus zur Verschiebung der Klauen 14, 14'. Fig. 4 ist eine Schräg-Draufsicht auf Fig. 3. Die Klauen 14, 14', deren Form aus Fig. 4a ersichtlich ist, sind - wie bereits erwähnt - an den Stangen 15, 15' befestigt. Diese Stangen 15, 15' sind ihrerseits über den Steg 16 miteinander verbunden und über die Kolbenstange 17 mittels des Zylinders.18 hydraulisch in beiden Richtungen verschiebbar. an der Platte 50 angeordnet ist, die an dem Ausleger 13 befestigt ist. Die Platte 50 trägt ferner noch eine Anschlagleiste 51, an die von den Klauen 14, 14' das Tiefbohrwerkzeug 23, 23' herangezogen wird, bevor die Greifzangen 10, 10' es erfassen. Fig. 6 zeigt im Detail das Magazin 7 mit den Aufnahmerohren 8. Die Aufnahmerohre. 8 sind auf einem Zylinder 52 angeordnet und auf diesem durch Klemmstücke 53, die mit dem Zylinder 52 verschraubt sind, gehalten. Der Zylinder 52 ist integral mit einer Nabe 54 ausgebildet. Die Nabe 54 ist mit einer Welle 55 verbunden, die in dem Lagerrohr 56 mit Hilfe von Lagern 57 gelagert ist. Das Lagerrohr 56 ist mit dem Ausleger 13 verbunden. Der schrittweise und taktweise Antrieb der Welle 55, der die schrittweise Drehung des Magazins 7 bringt, erfolgt über Motor 58 und Schrittgetriebe 59; Das anhand der Figuren 1 bis 8 beschriebene Ausführungsbeispiel geht von der Beschickung einer zweispindligen Tiefbohrmaschine aus. Entsprechend werden immer zwei Tiefbohrwerkzeuge gleichzeitig aus den beiden Spindeln 4, 4' entnommen, in zwei Aufnahmerohren 8 des Magazins 7 abgelegt und gleichzeitig zwei scharfe Werkzeuge 23, 23' wieder entnommen. Das bedeutet, dass der Abstand der Greifzangen 10, 10' (Fig. 3) dem Abstand der Spindeln entsprechen muss und dass die Aufnahmerohre 8 - allgemeiner ausgedrückt: die für die einzelnen Tiefbohrwerkzeuge vorgesehenen Aufnahmeeinrichtungen im Magazin - paarweise ebenfalls mit demselben Abstand angeordnet werden müssen, wobei die Schrittbewegung, mit der das Magazin weitergedreht bzw. - allgemein ausgedrückt: weiterbewegt - wird, so abgestimmt sein muss, dass jeweils in jedem Schritt ein anderes Paar sich dem Zugriff der Transporteinrichtung mit ebenfalls zwei Klauen eröffnet. Werden aus einem Paar Aufnahmerohre 8 zwei Tiefbohrwerkzeuge entnommen, dann bleiben diese Aufnahmerohre zunächst leer. Das Magazin bleibt in der Stellung und nimmt dieselben Tiefbohrwerkzeuge als stumpfe Werkzeuge nach der Nutzung wieder auf. Dann dreht sich das Magazin einen Schritt weiter und es werden zwei scharfe Werkzeuge entnommen. Während das Ausführungsbeispiel von einer Art Trommelmagazin ausging, ist es auch möglich, andere Magazine aufzubauen, die sich nicht drehen, sondern Aufnahmeeinrichtungen etwa in verschiedenen Lagen übereinander aufweisen. Fig. 9 zeigt im einzelnen den Aufbau des Wechsel armes 9. Er wird gebildet durch einen im Querschnitt U-förmigen unten offenen Träger 60. Die Greifzangen 10, 10' bestehen jeweils aus einem feststehenden Anschlagteil 61, 61' und einem beweglichen Andrückteil 62, 62'. Die feststehenden Anschlagteile 61, 61' sind, wie aus Fig. 10 ersichtlich, an dem Träger 60 mittels Schrauben 63 fest angebracht. In Lagerbuchsen 64, 64' ist ein Steuerschieber 65 verschiebbar. Dieser Steuerschieber 65 dient dazu, die bei 66, 66' am Träger 60 beweglich angelenkten Andrückteile 62, 62' so zu verschwenken, däss zwischen ihnen und den feststehenden Anschlagteilen 61, 61' die Tiefbohrwerkzeuge 3, 3' oder 23, 23' festgeklemmt werden. Zu diesem Zweck greifen an den Andrückteilen 62 bzw. 62' angeordnete Stifte 67 (vgl. Fig. 11) von beiden Seiten in den Ringspalt.68 ein, der gebildet wird zwischen den Ringen 69 und 70, die beide auf dem Steuerschieber 65 angeordnet sind, wobei der Ring 70 durch den Sicherungsring 71 auf dem Steuerschieber 75 gegen eine Verschiebung nach rechts gesichert ist, wohingegen der Ring 69 durch Tellerfedern 72 gegenüber einem weiteren Ring 73 abgestützt ist, der seinerseits durch den Sicherungsring 74 auf dem Steuerschieber 75 gegen eine Verschiebung nach links gesichert ist. Erfolgt nun eine Verschiebung des Steuerschiebers 65 in Fig. 9 nach rechts, so wird das Tiefbohrwerkzeug 3 bzw. 3' von dem Andrückteil 62 bzw. 62' mit einer Kraft gegen den Anschlagteil 61 bzw. 61' gedrückt, die davon abhängt, in welchem Mass die Tellerfedern 72 von dem Ring 73 zusammengepresst werden. Eine solche Pressung beginnt, wenn der Andrückteil 62 an dem Tiefbohrwerkzeug 3 anliegt, so dass eine weitere Verschiebung des Rings 69 nach rechts nicht möglich ist. Bewegt sich von diesem Moment an der Steuerschieber 65 und mit ihm der Ring 73 nach rechts (in Fig. 9), dann werden die Tellerfedern 72 zusammengepresst. Der Steuerschieber 65 ist beweglich über eine Gabelverbindung 75 mit der Kolbenstange 76 eines doppeltwirkenden hydraulisch angetriebenen Zylinders 77 verbunden, dem unter Druck stehendes Medium über die Anschlüsse 78 bzw. 79 zugeführt wird. Bei der gesamten Anordnung kommt es auf eine sehr hohe Genauigkeit der Positionierung der Tiefbohrwerkzeuge bezüglich der Aufnahmeöffnungen der Bohrspindeln 4, 4' an. Aus diesem Grunde liegt auch die Achse X der Tiefbohrwerkzeuge 3, 3' um den Abstand h bezüglich der Waagerechten niedriger als der Drehpunkt Y des Wechselarmes 9, damit sich bei einem Verschwenken des Wechsel arms 9 weg vom eingespannten Tiefbohrwerkzeug 3 bzw. 3' in Richtung des Pfeils 11 zunächst eine Bewegung des am Träger 60 feststehenden Anschlagteils 61 bzw. 61' seitlich weg vom Tiefbohrwerkzeug ergibt. Eine solche seitliche Bewegungskomponente ist aber dann gegeben, wenn in der bezeichneten Weise die Achse X um einen bestimmten Betrag h unterhalb des Drehpunktes Y angeordnet ist. Die Position z.B. des Anschlagteils 61 kurz nach Beginn der Schwenkbewegung ist in Fig. 9 strichpunktirt eingezeichnet. Auf diese Weise entsteht beim Wegfahren der Greifzangen 10, 10' von den eingespannten Tiefbohrwerkzeugen kein Klemmen oder Drücken od. dgl. Aus den Figuren 9 bis 11 geht auch hervor, wie man mit ähnlicher Konstruktion an einem Wechselarm statt zwei auch vier oder sechs Greifzangen vorsehen kann; dies wäre dann der Fall, wenn man - wie oben erwähnt - auch entsprechend grössere Magazine, ggf. mit anderen Ablagesystemen als dem trommelartigen Aufbau, einsetzen würde. Bezugszeichenl iste 4301 085 - "Verfahren zum Werkzeugwechsel an einer Tief bohrmaschine a = Stelle des Übergangs von Fig. 6a auf 6b b = Stelle des Übergangs von 6b auf 6c X = Achse von 3 Y = Drehpunkt von 9 h = Abstand in der Höhe zwischen X, Y 1 Bohrungen 2 Werkstück 3 Tiefbohrwerkzeug 4 Bohrspindel 5 Motoren 6 Schlitten 7 Magazin 8 Aufnahmerohre 9 Wechselarm 10 Greifzange 11 Pfeil 12 Prismen 13 Ausleger 14 Klauen 15 Stangen 16 Steg 17 Kolbenstange 18 Zylinder 19 Spitzen von 3 20 Anschläge 21 Bügel 22 Ausleger 23 Tiefbohrwerkzeuge 24 Platte 25 Ausnehmungen 26 Griff 27 Trägerplatte 2830 Annäherungsschalter 31 Bund 32 Nut 33 Lagerbock 34 Stützteil 71 Sicherungsring 35 Gegenlager 72 Tellerfedern 36 Drehzylinder 73 Ring 37 Getriebe 74 Sicherungsring 38 Platte 75 Gabelverbindung 39 Platte 76 Kolbenstange 40 Quersteg 77 Zylinder 41 Quersteg 78 Anschluss 42 Schwenkplatte 79 Anschluss 43 Lagerbock 80 Platte 44 Welle 45 Zylinder 46 Kolbenstange 47 Gelenk 48 Anschlag 49 Anschlag 50 Platte 51 Anschlagleiste 52 Zylinder 53 Klemmstücke 54 Nabe 55 Welle 56 Lagerrohr 57 Lager 58 Motor 59 Schrittgetriebe 60 Träger, U-förmig 61 Anschlagteil 62 Antriebsteil 63 Schrauben 64 Lagerbuchsen 65 Steuerschieber 66 Lager 67 Stift 68 Ringspalt 69 Ring 70 Ring

Claims: Titel: Verfahren zum Werkzeugwechsel an einer Tiefbohrmaschine A An s p r ü c h e 1. Verfahren zum Werkzeugwechsel an einer Tiefbohrmaschine, die mit einer oder mehreren drehangetriebenen (5) Bohrspindeln (4, 4') versehen ist, die auf einem Schlitten (6) in Richtung auf ein Werkstück (2) beweg bar sind, dadurch gekennzeichnet, dass a) In den Bohrspindeln (4, 4') in Arbeitsposition befindliche abgenutzte Werkzeuge von an einem Wechselarm (9) angeordneten Greifzangen (10, 10') umfasst werden; b) dass der Wechsel arm (9) die aufgenommenen abge nutzten Werkzeuge (3, 3') aus der Arbeitsposition in eine Ablage- und Ladeposition bringt, in der sie aus den Greifzangen (10, 10') entnommen und Aufnahmeeinrichtungen (8) eines Magazins (7), die sich in übergabeposition befinden, übergeben werden; c) dass das Magazin (7) in seiner Lage derart verändert wird, dass weitere Aufnahmevorrichtungen mit scharfen Werkzeugen (23, 23') in Übergabeposition gebracht werden; d) dass die scharfen Werkzeuge (23, 23') den Greif zangen (10, 10') in Ablage- und Ladeposition des Wechsel arms (9) übergeben werden; und e) dass der Wechselarm die Werkzeuge in Arbeitsposition bringt, in der sie von den Bohrspindeln (4, 4') aufgenommen werden. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage der abgenutzten Werkzeuge (3, 3') in den Aufnahmeeinrichtungen (8) des Magazins (7) eine andere ist als die der scharfen Werkzeuge (23, 23'), und dass die Lage mittels Messeinrichtungen (28, 29, 30) abgetastet wird. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Magazin (7) als ein von einem Schrittschaltmotor (58, 59) schrittweise drehbares Txemel- oder Kettenmagazin ausge bildet ist, wobei die Aufnahmeeinrichtungen durch Auf nahmerohre (8) mit über einen Teil ihrer Länge halb seitig offenen Querschnitt gebildet werden, wobei die Bohrwerkzeuge (3, 3') in den offenen Bereich von oben eingelegt und in Längsrichtung in den Teil mit geschlos senem Querschnitt eingeschoben werden. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Einschieben der abgenutzten Werkzeuge (3, 3' > in die Aufnahmerohre (8) bis in eine Position erfolgt, in der deren Spitzen (19, 19') an Anschlägen (20, 20') anliegen, und dass das Einlegen scharfer Werkzeuge (23, 23') in die Aufnahmerohre (8) von entgegengesetzter Seite erfolgt, bis die Werkzeuge mit dem Schaftende (31, 31') an dem Anschlag (24) anliegen, so dass die Werkzeugschneidspitze (19, l9') der scharfen Werk zeuge ca. 30 mm von den Stumpfen entfernt liegen. 5. Vorrichtung zum Werkzeugwechsel an einer Tiefbohrmaschine, die mit einer oder mehreren drehangetriebenen Bohr spindeln versehen ist, die auf einem Schlitten (6) in Richtung auf ein Werkstück (2) bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wechselarm (9) mit Greifzangen (10, 10') vorgesehen ist, der zwischen einer Arbeits position und einer Ablage- und Ladeposition verschwenkbar ist, wobei in der Arbeitsposition die Greifzangen die in den Bdhrspindeln befindlichen Werkzeuge (3, 3') um fassen und ferner eine Transporteinrichtung (14-18) und ein Magazin (7) mit einer Vielzahl von Aufnahmeeinrich tungen (8) vorgesehen ist, das derart verstellbar ist, dass in jeder Stellung des Magazins (7) eine Gruppe von Aufnahmeeinrichtungen (8), deren Zahl gleich der Zahl der Greifzangen (10, 10') bzw. Bohrspindeln (4, 4') ist, in der Ablage- und Ladeposition des Wechsel arms (9) mit den Greifzangen (10, 10') derart ausgerichtet ist, dass eine Ablage der abgenutzten Werkzeuge (3, 3') von den Greifzangen (10, 10') an die Aufnahmevorrichtungen (8) des Magazins (7) bzw. ein Laden der Greifzangen (10, 10') mit scharfen Werkzeugen (23, 23') aus den Aufnahme einrichtungen (8) mittels der Transporteinrichtung er folgt. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Transporteinrichtung (14-18) die Werkzeuge (3,3'; 23, 23') aus bzw. in die Greifzangen (10, 10') des Wechsel¯ arms (9) in dessen Ablage- und Ladeposition entlang ihrer Längsrichtung mittels eines doppeltwirkenden Zylin ders (18) zieht bzw. schiebt. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (18) mit seiner Kolbenstange (17) an einer Stange (15, 15') angreift, die die Werkzeuge (3,3') mit ihrem stirnseitigen Ende schiebt, und dass das stirn seitige Ende der Stange Klauen (14, 14') aufweist, die die Werkzeuge (23, 23') dadurch ziehen, dass sie in Nuten (32) aer Werkzeuge eingreifen und dass der den Zylinder (18), die Kolbenstange (17) und die Klauen (14, 14') enthaltende Teil der Transporteinrichtung kippbar ist, um die Klauen (14, 14') in Eingriff mit der Nut (32) der Werkzeuge (23, 23') zu bringen. 8. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselarm (9) an einem Ausleger (13) seitlich der Tiefbohrmaschine angelenkt ist und die Ebene, in der er schwenkbar ist, senkrecht zur Achse der Bohrspindeln (4, 4') in die Arbeits position bewegt. 9. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass das Magazin (7) durch eine Vielzahl von Aufnahmerohren (8) gebildet wird, die entlang einer Zylinderfläche parallel zueinander ange ordnet sind, und dass das Magazin (7) um eine Achse schrittweise drehbar ist, die parallel zu den Drehachsen der Bohrspindel (4, 4') und senkrecht zur Schwenkebene des Wechsel arms (9) verläuft.

Inventors: JENNY, WERNER
Applicants: TBT TIEFBOHRTECHNIK GMBH
Application year: 1984
Main classification: B23Q3
IPC codes: B23Q3