DE102007016694B4

DE102007016694B4 - Drilling unit with single or multi-row deployable directly driven drilling spindles

Info

Publication number: DE102007016694B4
Application number: DE200710016694
Authority: DE
Inventors: Edgar Klitsch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-04-04
Filing date: 2007-04-04
Publication date: 2009-12-03
Anticipated expiration: 2027-04-05
Also published as: DE102007016694A1

Abstract

Bohraggregat mit ein- oder mehrreihigen ausstellbaren, direkt angetriebenen Bohrspindeln, wobei ein Motorgehäuse (1) und ein Lagergehäuse (2) der Werkzeugspindel (3) eine Einheit bilden, dadurch gekennzeichnet, dass diese Einheit über einen, auf der gemeinsamen Spindelachse angeordneten, Pneumatikkolben (4), ausstellbar ist, wobei Energiekabel (5) vom Motorgehäuse (1) an einem Zylindergehäuse (6) des Pneumatikkolbens (4) entlang verlegt sind und in den dahinterliegenden Raum münden.Drilling unit with single or multi-row exhibitable, directly driven spindles, wherein a motor housing (1) and a bearing housing (2) of the tool spindle (3) form a unit, characterized in that this unit via a, arranged on the common spindle axis, pneumatic piston ( 4), can be exhibited, wherein power cables (5) from the motor housing (1) on a cylinder housing (6) of the pneumatic piston (4) are laid along and open into the space behind it.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bohraggregat mit ein- oder mehrreihigen ausstellbaren direkt angetriebenen Bohrspindeln gemäß dem Oberbegriff des PatentanspruchsThe The invention relates to a drilling unit with single or multi-row exhibitable directly driven drill spindles according to the preamble of the claim

Das Bohraggregat besteht aus gleichen unabhängig voneinander funktionstüchtigen Grundmodulen. Jeder Grundmodul kann eine oder mehrere Bohrspindeln haben. Aus diesen Grundmodulen kann die spezielle Bohrspindelanordnung und Bohrspindelanzahl des kundenspezifischen Bohraggregates erstellt werden.The Drilling unit consists of the same independently functional Basic modules. Each basic module can have one or more drill spindles to have. From these basic modules, the special Bohrspindelanordnung and Bohrspindelanzahl the custom drilling unit created become.

Bei den bisherigen Bohraggregaten, befinden sich alle Bohrspindeln in einem festen Getriebeblock, der wiederum aus mehreren Lager- und Verteilerplatten besteht. Dieser Getriebeblock muß für jede Spindelanordnung und Anzahl neu konstruiert und gefertigt werden, welches hohe Kosten und Lieferzeiten bedingt. Eine nachträgliche Änderung der Bohrspindelanordnung und Anzahl ist nicht möglich. Aus DE 102 34 054 84 ist ein Bohrspindelaufbau bekannt bei dem sich die Spindellagerung an einem Ende eines langen Pneumatikkolbens und der Antriebsmotor sich an dem anderen Ende befindet. Hierbei ist davon auszugehen dass, bedingt durch die lange dünne Welle, Verdrehschwingungen auftreten. Diese Lösung ist daher für höhere Drehzahlen nicht geeignet.In the previous drilling units, all spindles are in a fixed gear block, which in turn consists of several storage and distribution plates. This gear block must be redesigned and manufactured for each spindle assembly and number, which requires high costs and delivery times. A subsequent change of Bohrspindelanordnung and number is not possible. Out DE 102 34 054 84 For example, a drill spindle assembly is known in which the spindle bearing is located at one end of a long pneumatic piston and the drive motor is at the other end. It can be assumed that, due to the long thin shaft, torsional vibrations occur. This solution is therefore not suitable for higher speeds.

Aus DE 101 20 883 A1 ist ein Bohrspindelaufbau bekannt bei dem die Spindellagerung und der Motor eine kompakte Einheit bilden aber der Ausstellantrieb nicht koaxial zur Motorspindel angeordnet ist. Dieser Aufbau lässt somit nur eine einreihige Bohrspindelanordnung zu und ist somit für ein Baukastensystem nicht zu gebrauchen. Weiterhin sind alle Bohrspindeln im Verbund über Zahnräder oder Zahnriemen angetrieben, so dass die Drehrichtung der einzelnen Spindeln je nach Anordnung unterschiedlich ist und somit Werkzeuge für Rechts- und Linkslauf benötigt werden. Des weiteren kann die Drehzahl von Spindel zu Spindel nicht geändert werden weil alle im Verbund angetrieben sind. Ebenso können die einzelnen Bohrspindeln nicht gezielt angesteuert werden um bei mehreren Bohrspindeln einen automatischen Werkzeugwechsel zu ermöglichen, zur Zeit ist nur ein Werkzeugwechsel von Hand möglich. Ein gleichzeitiger automatischer Werkzeugwechsel bei mehreren Bohrspindeln setzt, bei Verwendung der bisherigen Werkzeuge, zylindrischer Schaft mit Schlüsselfläche zur Drehmomentübertragung, eine exakte Ausrichtung der Bohrspindeln zueinander voraus. Durch das vorgegebene Rastermaß ist der Bauraum eingeschränkt, so dass der Kolbendurchmesser des Ausfahrzylinders bei einem bestimmten maximal möglichen Luftdruck nur eine bestimmte Ausstellkraft erreichen kann.Out DE 101 20 883 A1 a Bohrspindelaufbau is known in which the spindle bearing and the motor form a compact unit but the Ausstellantrieb is not arranged coaxially with the motor spindle. This structure thus allows only a single-row Bohrspindelanordnung and is therefore not useful for a modular system. Furthermore, all spindles are driven in compound via gears or timing belt, so that the direction of rotation of the individual spindles is different depending on the arrangement and thus tools for clockwise and counterclockwise rotation are required. Furthermore, the speed can not be changed from spindle to spindle because all are driven in the composite. Likewise, the individual spindles can not be targeted specifically to allow for multiple spindles automatic tool change, currently only a tool change by hand is possible. A simultaneous automatic tool change with multiple spindles requires, when using the existing tools, cylindrical shank with key face for torque transmission, an exact alignment of the drill spindles to each other. Due to the predetermined pitch of the space is limited, so that the piston diameter of the extension cylinder can reach only a certain Ausstellkraft at a certain maximum possible air pressure.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bohraggregat zu schaffen das aus vormontierten, getesteten Einheiten besteht um schnellste Lieferzeiten zu ermöglichen. Ebenso sollen alle Werkzeuge eine Drehrichtung haben und gezielt anzusteuern sein, um auch eine Drehzahländerung von Spindel zu Spindel zu ermöglichen. Es soll auch möglich sein alle Bohrspindeln in einer Reihe exakt zu positionieren um einen automatischen Werkzeugwechsel bei mehreren Spindeln durchzuführen. Um bei manchen Werkzeugen höhere Vorschubgeschwindigkeiten fahren zu können soll die aufzunehmende Axialkraft bzw. Ausstellkraft größer werden.Of the Invention is the object of the invention to provide a drilling unit The pre-assembled, tested units are the fastest To allow delivery times. Likewise, all tools should have a direction of rotation and targeted To be controlled, also to a speed change from spindle to spindle to enable. It should also be possible to accurately position all the drill spindles in a row to carry out an automatic tool change with several spindles. Around higher for some tools To be able to drive at feed speeds is to be recorded Axial force or Ausstellkraft be greater.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Bohraggregat mit ein- oder mehrreihigen ausstellbaren direkt angetriebenen Bohrspindeln mit den Merkmalen des Patentanspruchs gelöst. Das Bohraggregat ist als Baukastensystem aus gleichen Grundmodulen aufgebaut.These The object is achieved by a Drilling unit with single or multi-row exposed directly driven Drilling spindles with the features of the claim solved. The Drilling unit is constructed as a modular system of the same basic modules.

Diese Grundmodule können so angeordnet sein, dass jede Bohrspindelanordnungen und jede Bohrspindelanzahl möglich ist. Jeder Grundmodul hat einen eigenen elektrischen Servo-Antrieb und einen pneumatischen Ausstellkolben und falls notwendig auch eine magnetische Verriegelung. Somit ist jeder Grundmodul für sich allein voll funktionsfähig und kann einen Testlauf durchführen.These Basic modules can be arranged so that each Bohrspindelanordnungen and each Bohrspindelanzahl possible is. Each basic module has its own electric servo drive and a pneumatic piston and, if necessary, too a magnetic lock. Thus, every basic module is alone fully functional and can do a test run.

Der Servo-Antrieb ermöglicht weiterhin die freie Bestimmung der Bohrspindel-Laufrichtung. Durch den Servo-Antrieb können alle Bohrspindeln exakt positioniert werden um einen Werkzeugwechsel durchzuführen. Bei Beibehaltung der bisherigen Werkzeuge wird an jede Bohrspindel ein Klemmmechanismus zur axialen Lagesicherung angebracht, der von außen betätigt wird.Of the Servo drive allows furthermore the free determination of the drilling spindle direction. By the servo drive can All boring spindles are precisely positioned for a tool change perform. When retaining the previous tools is to each drill spindle a clamping mechanism attached to the axial position assurance, the of Outside actuated becomes.

Durch die exakte Positionierung und den automatisierten Klemmmechanismus kann ein automatischer Werkzeugwechsel gleichzeitig bei mehreren Bohrspindeln durchgeführt werden. Bei dem speziellen Klemmmechanismus wird über ein Keilgetriebe und über Federkraft die Andruckkraft erzeugt.By the exact positioning and the automated clamping mechanism can be an automatic tool change simultaneously with multiple spindles carried out become. The special clamping mechanism is over a Wedge gear and over Spring force generates the pressing force.

Ebenso kann die Andruckkraft zur axialen Sicherung der Werkzeuge über eine Schraube erfolgen, wie dies bereits beim manuellen Werkzeugwechsel geschieht. Beim automatischen Werkzeugwechsel werden die Schrauben dann über automatische Schraubaggregate betätigt. Der automatische Austausch der Werkzeuge, mittels Schnapp-Greiferreihe, ist bei beiden Werkzeugklemmmöglichkeiten gleich.As well can the pressure force for axial securing of the tools over a Screw done, as already during manual tool change happens. When automatic tool change the screws then over automatic screwing actuated. The automatic exchange The tools, by means of snap-gripper row, is the same for both Werkzeugklemmmöglichkeiten.

Durch den magnetischen Verriegelungsmechanismus kann jede Bohrspindel in axialer Richtung formschlüssig verriegelt werden, um hohe axiale Werkzeugkräfte aufzunehmen.By The magnetic locking mechanism can be any drill spindle positive fit in the axial direction be locked to accommodate high axial tool forces.

Bei dem Grundmodul bildet das Lagergehäuse der Werkzeugspindel mit dem Motorgehäuse eine feste Einheit, so dass der Rotor des Motors über die eigentliche Werkzeugspindel radial und axial gelagert wird. Die Führung der gesamten Einheit, aus Werkzeugspindel und Motor, und die Aufnahme des Drehmoments erfolgt über Führungsstangen welche gleichzeitig den Ausstellzylinder auf Distanz halten. Da der Motor die Ausstellbewegung mit macht, ist aufgrund des beschränkten Bauraums das Kabel für den Motor spiralförmig verlegt. Alle Elektrokabel und Pneumatikleitungen sind parallel zur Bewegungsachse verlegt und münden im Verteilerraum hinter dem Zylinderteil. Die Einheit aus Werkzeugspindel und Motor wird direkt über einen Pneumatikkolben bewegt.at the basic module forms the bearing housing of the tool spindle the motor housing a solid unit, so that the rotor of the motor over the actual Tool spindle is mounted radially and axially. The leadership of entire unit, from tool spindle and motor, and the recording the torque is over guide rods which at the same time keep the opening cylinder at a distance. There The engine makes the Ausstellbewegung with, is due to the limited space the cable for the Motor spiral laid. All electrical and pneumatic cables are parallel moved to the axis of movement and open in the distributor room behind the cylinder part. The unit of tool spindle and engine is going right over moves a pneumatic piston.

Dieser Grundmodul ist so gestaltet dass mehrere Grundmodule beliebig nebeneinander angeordnet werden können um so jede Bohrspindelanordnung zu erreichen.This Basic module is designed so that several basic modules arbitrary side by side can be arranged so as to reach each drill spindle assembly.

Alle Grundmodule eines Mehrspindelbohraggregates sind zwischen 2 Halte- und Fixierplatten montiert. Der magnetische Verriegelungsmechanismus, ist aufgrund des engen Bauraums auf der, den Werkzeugen zugewandten, Fixierplatte montiert. Die Fixierplatten sind ebenfalls als Baukastensystem ausgelegt um für jede Bohrspindelanordnung eine Platte aus den gleichen Plattengrundbausteinen erzeugen zu können. Die Grundbausteine sind mehrlagig miteinander verklebt und ergeben zusammen eine Fixierplatte für jede spezielle Bohrspindelanordnung. Teilweise bestehen die Grundbausteine aus Materialien mit geringem Wärmeausdehnungskoeffizienten um die Verformung der gesamten Platte bei Erwärmung klein zu halten.All Basic modules of a multi-spindle drilling unit are between 2 and fixing plates mounted. The magnetic locking mechanism, is due to the tight space on the, the tools facing, Fixing plate mounted. The fixing plates are also designed as a modular system around for each drill spindle assembly a plate from the same plate modules to be able to produce. The basic building blocks are glued together in multiple layers and result together a fixing plate for any special drill spindle arrangement. Partially, the basic building blocks exist made of materials with a low thermal expansion coefficient to keep the deformation of the entire plate when heated small.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass die Anzahl der Werkzeuge deutlich reduziert werden kann, weil nur Werkzeuge für eine Laufrichtung notwendig sind.The particular advantages of the invention are that the number of tools can be significantly reduced because only tools for one direction is necessary.

Weiterhin kann ein gleichzeitiger Werkzeugwechsel bei mehreren Bohrspindeln durchgeführt werden, da alle Bohrspindeln exakt zu positionieren sind. Das Baukastenprinzip ermöglicht auch die nachträgliche Änderung der Bohrspindelanordnung und Bohrspindelanzahl bei Verwendung aller Bauteile. Durch die magnetisch betätigte formschlüssige Verriegelung können wesentlich höhere Ausstellkräfte erreicht werden, als dies mit einem Pneumatikkolben oder mit einer kraftschlüssigen Verriegelung möglich wäre.Farther can be a simultaneous tool change with multiple spindles be performed, because all drill spindles are to be positioned exactly. The modular principle allows also the subsequent change the drilling spindle arrangement and Bohrspindelanzahl when using all Components. Due to the magnetically actuated positive lock can much higher Ausstellkräfte be achieved, as with a pneumatic piston or with a frictional Lock possible would.

Es zeigtIt shows

1 Ein Grundmodul mit zum Beispiel 2 Bohrspindeln. Das Motorgehäuse (1) mit Lagergehäuse (2) für die Werkzeugspindel (3) bilden eine Verfahreinheit, welche über einen Pneumatikkolben (4) bewegt wird. Die elektrische Energie wird über ein spiralförmig verlegtes Kabel (5) zugeführt, welches am Zylindergehäuse vorbei (6) nach oben weg geht. Die Führungsstangen (7) bilden die Drehmomentstütze des Antriebes und halten den Pneumatikzylinder (8) auf Abstand. 1 A basic module with, for example, 2 spindles. The motor housing ( 1 ) with bearing housing ( 2 ) for the tool spindle ( 3 ) form a moving unit, which via a pneumatic piston ( 4 ) is moved. The electrical energy is transmitted via a spiral cable ( 5 ) fed past the cylinder housing ( 6 ) goes upstairs. The guide rods ( 7 ) form the torque arm of the drive and hold the pneumatic cylinder ( 8th ) at a distance.

Der Rotor des Antriebes sitzt auf der Werkzeugspindel (9) und der Stator (10) des Antriebes wird im Motorgehäuse geklemmt.The rotor of the drive sits on the tool spindle ( 9 ) and the stator ( 10 ) of the drive is clamped in the motor housing.

2 Ein Bohraggregat bei welchem die ausstellbaren Bohrspindeln T-förmig angeordnet sind. Die Grundmodule (11) werden mit ihrer jeweiligen Führungsplatte (12) auf die untere Verbundstahlplatte (13) geschraubt. Die obere Verbundplatte (14) wird über die Führungsstangen und das Zylindergehäuse auf Abstand gehalten. Die Verbundplatten bestehen aus einzelnen Teilstücken die 2 lagig aufeinander geklebt werden. Hierbei sind verschiedene Werkstoff-Kombinationen möglich. 2 A drilling unit in which the ausstellbaren drill spindles are arranged T-shaped. The basic modules ( 11 ) with their respective guide plate ( 12 ) on the lower composite steel plate ( 13 ) screwed. The upper composite panel ( 14 ) is held over the guide rods and the cylinder housing at a distance. The composite panels consist of individual sections that are glued 2 layers on top of each other. Here, different material combinations are possible.

3 Ein Bohraggregat bei welchem die ausstellbaren Bohrspindeln L-förmig angeordnet sind. Die Grundmodule halten die Verbundplatten (15) auf Abstand, so dass die Gesamteinheit ein hohes Trägheitsmoment erhält. 3 A drilling unit in which the ausstellbaren drill spindles are arranged in an L-shape. The basic modules hold the composite panels ( 15 ) at a distance, so that the entire unit receives a high moment of inertia.

4 Das L-förmige Bohraggregat mit den seitlichen Verkleidungsplatten (16) welche ebenfalls zur Erhöhung des Trägheitsmoments und gleichzeitig als Befestigungsplatten für Zusatzaggregate dienen. Diese Verkleidungsplatten sind mit der oberen und unteren Verbundplatte (15) verschraubt (17). In den Verkleidungsplatten befinden sich die Befestigungsbohrungen (18) zum Befestigen des Bohraggregates selbst oder von Zusatzaggregaten. 4 The L-shaped drilling unit with the lateral lining panels ( 16 ) which also serve to increase the moment of inertia and at the same time as mounting plates for additional units. These cladding panels are fitted with the upper and lower composite panels ( 15 ) ( 17 ). In the cladding panels are the mounting holes ( 18 ) for attaching the drilling unit itself or additional units.

5 Die Magnetverriegelungseinheiten (19) werden auf die Verbundplatten aufgeschraubt und sind so ausgelegt, dass sie zwischen die einzelnen Bohrspindeln (20) passen. Die Magnetverriegelung besteht im wesentlichen aus einer Spule (21) und einem verschiebbaren Magnetkern (22) der keilförmig ausgearbeitet ist. Bei dem Entriegelungsvorgang drückt der Magnetkern die Verriegelungsplatte (23) gegen die Druckfeder (24) nach innen, um so die Ausnehmung (25) am Lagergehäuse frei zugeben. 5 The magnetic locking units ( 19 ) are screwed onto the composite panels and are designed to fit between the individual spindles ( 20 ) fit. The magnetic lock consists essentially of a coil ( 21 ) and a displaceable magnetic core ( 22 ) which is wedge-shaped. In the unlocking process, the magnetic core pushes the locking plate ( 23 ) against the compression spring ( 24 ) to the inside, so the recess ( 25 ) freely on the bearing housing.

6 Die Werkzeuge (26) mit der Abflachung (27) zur Drehmomentübertragung werden in Schnapp-Greiferzangen (28) gehalten, welche in einer Reihe nebeneinander schwenkbar auf einer Achse (29) angeordnet sind. Um aus der Werkzeugaufnahme (30) zukommen, muss die Greiferreihe (31) einen Aushub (32) machen. Die axiale Klemmung der Werkzeuge geschieht zum einen über eine axial betätigte Druckfederklemmung (33), welche durch eine Andruckplatte (34) gelöst wird. Oder über eine Andruckschraube (35) die durch automatisch betätigte Schraubeinheiten (36) festgedreht oder gelöst wird. Diese automatischen Schraubeinheiten befinden sich parallel zur Greiferreihe. 6 The tools ( 26 ) with the flattening ( 27 ) for torque transmission are in snap grippers ( 28 ), which in a row next to each other pivotally on an axis ( 29 ) are arranged. To get out of the tool holder ( 30 ), the gripper row ( 31 ) an excavation ( 32 ) do. The axial clamping of the tools happens on the one hand via an axially actuated compression spring clamp ( 33 ), which by a pressure plate ( 34 ) is solved. Or about an An pressure screw ( 35 ) by automatically operated screwdriving units ( 36 ) is tightened or loosened. These automatic screwdriving units are located parallel to the gripper row.

Claims

Drilling unit with single or multi-row deployable, directly driven spindles, wherein a motor housing ( 1 ) and a bearing housing ( 2 ) of the tool spindle ( 3 ) form a unit, characterized in that this unit via a, arranged on the common spindle axis, pneumatic piston ( 4 ), with power cables ( 5 ) from the motor housing ( 1 ) on a cylinder housing ( 6 ) of the pneumatic piston ( 4 ) are laid along and open into the space behind.