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Patent Searching and Data


Title:
DEEP DRILLING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/047796
Kind Code:
A1
Abstract:
A deep drilling device, for drilling holes in workpieces, in particular for the drilling of oilways in crankshafts, comprises a workpiece retaining device which allows the drillings to be introduced in various positions and/or various orientations relative to a workpiece longitudinal axis. The workpiece retaining device has a first partial device (43) for retaining at least one crankshaft (41) and for rotating the crankshaft about the longitudinal axis (42) thereof and a second partial device for rotating the workpiece about a rotation axis aligned perpendicularly to the workpiece longitudinal axis. At least one manipulator device is provided for the workpiece retainer unit, which, in a preferred embodiment, may be displaced parallel to the fixed workpiece over the entire length thereof and permits manipulations to be carried out at given axial positions of a workpiece. A preferred embodiment is provided with a combined sealing/support device (120) and a drilling check device (130) for monitoring a correct drilling of through drillings.

Inventors:
RANDECKER HERMANN (DE)
WURSTER FRITZ (DE)
Application Number:
PCT/EP2002/013192
Publication Date:
June 12, 2003
Filing Date:
November 25, 2002
Export Citation:
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Assignee:
TIEFBOHRTECHNIK GMBH TBT (DE)
RANDECKER HERMANN (DE)
WURSTER FRITZ (DE)
International Classes:
B23B41/12; B23Q1/76; B23Q7/04; B23Q16/00; (IPC1-7): B23B41/02; B23Q1/48; B23Q7/04; B23Q11/00
Foreign References:
US6228007B12001-05-08
US6287245B12001-09-11
US6203478B12001-03-20
US5759140A1998-06-02
DE4022458A11992-01-16
Attorney, Agent or Firm:
RUFF, WILHELM, BEIER, DAUSTER & PARTNER (Kronenstrasse 30 Stuttgart, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Tiefbohreinrichtung zum Bohren von Bohrungen in Werkstücken, insbesondere Kurbelwellen, wobei die Bohrungen an unterschied lichen Positionen und/oder in unterschiedlichen Ausrichtungen re lativ zu einer Werkstücklängsachse einbringbar sind, mit einer Tiefbohreinheit (3) mit mindestens einem Spindelstock (22), der mindestens eine durch einen Spindelantrieb (27) um eine Spindelachse (30) drehbaren Arbeitsspindel (26) zur Aufnahme eines parallel zur Spindelachse verschiebbaren Tiefbohrwerkzeu ges (32) aufweist ; einer Werkstückhalteeinheit (40) mit einer ersten Teileinrichtung (43) zum Halten mindestens eines Werkstückes (41) und zur Dre hung des Werkstückes um seine Werkstücklängsachse (42) ; und einer zweiten Teileinrichtung (50) zur Drehung des Werkstücks (41) um eine senkrecht zur Werkstücklängsachse ausgerichtete Drehachse (49) ; und Positioniereinrichtungen (4 ; 14 ; 51) zur Relativverschiebung von Werkstück und Tiefbohrwerkzeug dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstückhalteeinheit mindes tens eine Manipulatoreinrichtung (100) zugeordnet ist, die inner halb eines mehrere Bearbeitungsabschnitte des Werkstückes um fassenden Arbeitsbereiches (107) parallel zur Werkstücklängs achse (42) an vorgebbare Axialpositionen des Werkstückes ver fahrbar ist.
2. Tiefbohreinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nur eine Manipulatoreinrichtung (100) vorgesehen ist, die in nerhalb eines alle Bearbeitungsabschnitte des Werkstückes um fassenden Arbeitsbereichs (107) verfahrbar ist.
3. Tiefbohreinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass die Tiefbohreinrichtung eine computernumerische Steuerungseinrichtung aufweist und die Manipulatoreinrichtung in Abhängigkeit von Steuersignalen dieser Steuereinrichtung steuer bar ist, wobei die Steuerung der Manipulatoreinrichtung vorzugs weise in Abhängigkeit von Daten durchführbar ist, die zur Steue rung der Bohrungsprozesse verwendet werden.
4. Tiefbohreinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Manipulatoreinrichtung (100) mehrere Funktionseinheiten (120,130) zur Durchführung unter schiedlicher Manipulationen an einem der Axialposition zugeord neten Bearbeitungsabschnitt des Werkstückes (41) aufweist.
5. Tiefbohreinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Manipulatoreinrichtung (100) mindestens eine Abdichteinrichtung (120) zur Abdichtung von Durchtrittsstellen von Tiefbohrwerkzeugen beim Bohren des Werkstückes aufweist.
6. Tiefbohreinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdichteinrichtung (120) mindestens eine in einem Ab dichtabschnitt an eine Werkstückmantelfläche über einen Um fangsabschnitt anpreßbare Abdichtschale (122,123, 124) auf weist, wobei die Abdichteinrichtung (120) vorzugsweise für einen Abdichtabschnitt mehrere Abdichtschalen zur im wesentlichen lü ckenlosen Abdichtung des Abdichtabschnitts entlang des Werk stückumfanges aufweist.
7. Tiefbohreinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Manipulatoreinrichtung (100) mindestens eine Abstützeinrichtung (120) zur bedarfsweise ein stellbare Abstützung des Werkstückes im Bereich mindestens eines Bearbeitungsabschnittes aufweist.
8. Tiefbohreinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützeinrichtung mindestens ein Abstützorgan (123) aufweist, welches numerisch gesteuert und/oder manuell zum Werkstück bewegbar und in einem Abstützbereich an die Werk stückmantelfläche anpressbar ist, wobei das Abstützorgan vor zugsweise als Abstützschale (123) mit einer über einen Umfangs abschnitt an die Mantelfläche eines Werkstücks anlegbaren Ab stützfläche ausgebildet ist.
9. Tiefbohreinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn zeichnet, dass das Abstützorgan (123), vorzugsweise auf der dem Tiefbohrwerkzeug abgewandten Seite, an das Werkstück (41) bis in eine Abstützstellung heranführbar und in der Abstützstellung derart festlegbar ist, dass das Abstützorgan im wesentlichen un beweglich gehalten ist.
10. Tiefbohreinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine als Abstützeinrichtung ausgebildete Abdichteinrichtung (12) aufweist.
11. Tiefbohreinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein als Abstützorgan nutzbares Abdichtelement der Abdichteinrichtung (120) mit Hilfe eines beweglich ansteuerbaren Betätigungselements (128) in eine Abstützstellung bewegbar ist und dass eine Festlegungseinrich tung (127) zur Festlegung des Betätigungselements in der Ab stützstellung vorgesehen ist, wobei die Festlegungseinrichtung vorzugsweise als Klemmeinrichtung ausgebildet ist. Tiefbohreinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Manipulatoreinrichtung (100) mindestens eine Bohrungsprüfeinrichtung (130) zur Prüfung eines Bohrungsdurchtritts an der dem Tiefbohrwerkzeug abgewandten Seite des Werkstückes aufweist, wobei die Bohrungsprüfeinrich tung vorzugsweise mittels computernumerischer Steuerung an den Ort eines vorgesehenen Bohrungsdurchtrittes verfahrbar ist. Tiefbohreinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungsprüfeinrichtung (130) als mechanisch arbeiten de Tasteinrichtung ausgebildet ist, wobei sie vorzugsweise min destens einen zum Eindringen in eine Durchtrittsbohrung dimensi onierten Eintauchstift (135) sowie eine zugeordnete Einrichtung zur Erfassung des Eintauchens des Eintauchstiftes in eine Boh rung umfasst.
12. Tiefbohreinrichtung nach Anspruch.
13. oder 13, dadurch gekenn zeichnet, dass die Bohrungsprüfeinrichtung (130) derart konfigu riert ist, dass bei der Prüfung in Abhängigkeit vom Prüfergebnis ein vorzugsweise elektrisches Prüfsignal an eine Steuerung der Tiefbohreinrichtung abgebbar ist, wobei die Steuereinrichtung vor zugsweise so konfiguriert ist, dass ein Bohrprozess in Abhängig keit von dem Prüfsignal steuerbar ist. Tiefbohreinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Teileinrichtung (43) zum Halten mindestens eines Werkstückes (41) mit horizontal ausge richteter Werkstücklängsachse (42) und zur Drehung des Werk stückes um die horizontal ausgerichtete Werkstücklängsachse (42) ausgebildet ist und dass die zweite Teileinrichtung (50) zur Drehung des Werkstücks (41) um eine vertikal ausgerichtete Drehachse (49) ausgebildet ist, wobei die zweite Teileinrichtung (50) vorzugsweise derart um die Drehachse (49) drehbar ist, dass das Werkstück in eine oder aus einer Ladeposition drehbar ist, die eine seitliche Beund Entladung in horizontaler Richtung ermög licht.
14. 16 Tiefbohreinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückhalteeinheit (40) zur gleichzeitigen Aufnahme von mehreren, insbesondere zwei, gleichzeitig bearbeitbaren Werkstücken (41) ausgebildet ist und dass jedem Werkstück eine gesonderte Manipulatoreinrichtung (100) zugeordnet ist, wobei die Werkstücke vorzugsweise mit pa rallelen Werkstücklängsachsen (42) übereinander anordenbar sind.
Description:
Beschreibung Tiefbohreinrichtung Die Erfindung betrifft eine Tiefbohreinrichtung zum Bohren von Bohrun- gen in Werkstücken, insbesondere Kurbelwellen, wobei die Bohrungen an unterschiedlichen Positionen und/oder in unterschiedlichen Ausrich- tungen relativ zu einer Werkstücklängsachse einbringbar sind.

Bekanntlich werden Kurbelwellen für Verbrennungsmotoren von Luft- oder Landfahrzeugen, Schiffen oder stationären Einrichtungen häufig mit einer Vielzahl von Bohrungen versehen, die an unterschiedlichen Positi- onen und/oder in unterschiedlichen Ausrichtungen relativ zur Kurbelwel- lenlängsachse liegen und beispielsweise als Ölbohrungen dienen kön- nen. Bei der Massenherstellung derartiger Werkstücke werden häufig Transferstraßen mit mehreren Arbeitsstationen genutzt, wobei in jeder Arbeitsstation ein oder mehrere Löcher bestimmter Ausrichtung und Po- sition in das Werkstück eingebracht werden. Eine Umrüstung derartiger Transferstraßen zur Fertigung von Werkstücken, bei denen die Bohrun- gen bzgl. Ausrichtung und/oder Position anders liegen, ist kompliziert, zeitaufwendig und teuer. Insbesondere für die Fertigung von kleineren Serien besteht daher seit langem der Wunsch nach flexibler einsetzba- ren Einrichtungen, die vorzugsweise auch bzgl. ihres Platzbedarfes günstiger sind als Transferstraßen.

Es sind schon Vorrichtungen bekannt, die eine Verdrehung der Kurbel- welle um ihre Längsachse und eine Verschwenkung der Längsachse um eine senkrecht zu dieser Längsachse ausgerichtete Achse ermöglichen, um die Bohrung unterschiedlich ausgerichteter und/oder positionierter Bohrungen in einer speziell ausgelegten Tiefbohreinrichtung zu ermögli- chen.

Eine Einrichtung dieser Art, die eine Drehung der Kurbelwelle um ihre Längsachse und eine einseitige Schwenkung der Kurbelwelle aus einer horizontalen Grundposition um eine horizontale Kippachse vorsieht, um Bohrungen unterschiedlicher Ausrichtung und/oder Position zu ermögli- chen, ist z. B. im US-Patent US 5,759, 140 gezeigt. Die Konstruktion die- ser Anlage ist aufwendig und sie hat eine beträchtliche Baugröße. Ihre Handhabung ist umständlich.

Eine andere Einrichtung der genannten Art ist im US-Patent US 6,203, 478 gezeigt. Die Längsachsen der Kurbelwellen sind hier horizon- tal ausgerichtet und um eine vertikale Drehachse verschwenkbar. Die zugehörige Tiefbohreinheit, welche die Tiefbohrwerkzeuge trägt, hat vier unabhängig voneinander betätigbare Bewegungsachsen, wovon zwei parallel zu den horizontalen Spindelachsen verlaufen.

Eine weitere gattungsgemäße Vorrichtung ist aus der EP 1 052 048 be- kannt. Sie umfasst einen Werkstückträger, der mindestens eine Kurbel- welle mit horizontal verlaufender Längsachse trägt und an einem um ei- ne vertikale Achse verschwenkbaren Drehteller befestigt ist. Die Relativ- bewegungen zwischen Tiefbohrwerkzeugen und Werkstücken in einer senkrecht zu den Spindelachsen verlaufenden Horizontalrichtung wer- den durch Horizontalverschiebung des Werkstückträgers bewirkt. Be- sondere Maßnahmen für den Werkzeugwechsel sind angegeben.

Eine weitere gattungsgemäße Tiefbohreinrichtung ist aus der Deutschen Patentanmeldung DE 199 38 856 bekannt. Sie umfasst eine Tiefbohr- einheit mit mindestens einem Spindelstock mit horizontaler Spindelach- se und eine von der Tiefbohreinheit gesonderte Werkstückhalteeinheit, die die Kurbelwellen mit horizontaler Werkstücklängsachse hält und sie um eine vertikale Drehachse drehen kann. Die Werkstückhalteeinheit ist entlang einer parallel zu den Spindelachsen verlaufenden Achse ver- schiebbar, wodurch besonders günstige Werkstückbewegungen relativ

zu den Werkzeugen ermöglicht werden. Der Werkstückhalteeinheit sind Hilfseinrichtungen zugeordnet, die einen schnellen, störungsarmen und sauberen Bearbeitungsprozess ermöglichen. Insbesondere sind Ab- dichteinrichtungen vorgesehen, um die Durchtrittsstellen von Tiefbohr- werkzeugen beim Bohren des Werkstückes abzudichten. Für jeden zu bearbeitenden Bearbeitungsabschnitt der Kurbelwelle, insbesondere für jedes zu bohrende Hauptlager und Hublage, ist eine eigene Abdichtein- richtung vorgesehen, die mehrere um die Werkstückmantelfläche anleg- bare Abdichtschalen umfasst. Die einzelnen Abdichteinrichtungen kön- nen an einer parallel zur Werkstücklängsachse verlaufenden Führung begrenzt manuell axial verschoben werden, um eine Anpassung an un- terschiedliche Kurbelwellengeometrien zu ermöglichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Tiefbohreinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die einen hohen Durchsatz zu be- arbeitender Werkstücke bei geringem Betreuungsaufwand und hoher Betriebssicherheit erlaubt. Insbesondere soll eine schnelle Anpassung der Tiefbohreinrichtungen an unterschiedliche Werkstückgeometrien ermöglicht und die Präzision und Betriebssicherheit des Bearbeitungs- prozesses weiter erhöht werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Tiefbohreinrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.

Eine erfindungsgemäße Tiefbohreinrichtung hat zwei Funktionseinhei- ten, die jeweils sehr einfach und übersichtlich aufgebaut sein können und auf zweckmäßige Weise zusammenwirken. Die Funktionseinheiten können auf einem gemeinsamen Maschinengestell oder, insbesondere bei Anlagen für größere Werkstücke, auf zwei gesonderten Maschinen- gestellen angebracht sein. Eine Tiefbohreinheit hat mindestens einen Spindelstock mit mindestens einer durch einen Spindelantrieb um eine Spindelachse (Z-Achse) drehbaren Arbeitsspindel zur Aufnahme eines

parallel zur Spindelachse (in Z-Richtung) verschiebbaren Tiefbohrwerk- zeuges. Die Spindelachse verläuft vorzugsweise horizontal.

Eine von der Tiefbohreinheit gesonderte Werkstückhalteeinheit hat eine erste Teileinrichtung zum Halten mindestens eines Werkstückes und zum Drehen des Werkstückes um die Werkstücklängsachse (A-Achse).

Eine zweite Teileinrichtung dient zur Drehung des Werkstückes, insbe- sondere der ersten Teileinrichtung, um eine senkrecht zur Werkstück- längsachse ausgerichtete Drehachse (B-Achse). Die Werkstückhalte- einheit beinhaltet somit alle Funktionen, die zum Schwenken des Werk- stückes erforderlich sind, wobei durch Drehungen um die A-Achse un- terschiedliche Umfangsabschnitte des Werkstückes dem Tiefbohrwerk- zeug zugewandt werden können und durch Drehungen um die B-Achse unterschiedliche Kippwinkel der Bohrungen relativ zur Werkstücklängs- achse einstellbar sind. Insbesondere bei Anlagen für größere Werkstü- cke kann zur Vermeidung übermäßig großer Axialbewegungen vorgese- hen sein, auch die werkzeugtragenden Teile der Tiefbohreinheit um eine vertikale Achse (B2-Achse) verschwenkbar auszubilden.

Weiterhin sind zur Relativverschiebung von Werkstück und Tiefbohr- werkzeug erste, zweite und dritte Positioniereinrichtungen vorgesehen, um Parallelverschiebungen zwischen Werkstück und Tiefbohrwerkzeug bzgl. orthogonaler Achsen zu ermöglichen.

Erfindungsgemäße Tiefbohreinrichtungen zeichnen sich dadurch aus, dass der Werkstückhalteeinheit mindestens eine Manipulatoreinrichtung zugeordnet ist, die innerhalb eines mehrere Bearbeitungsabschnitte des Werkstückes umfassenden Arbeitsbereiches parallel zur Werkstück- längsachse an vorgebbare Axialpositionen des Werkstückes verfahrbar ist. Die Manipulatoreinrichtung ist zur Wechselwirkung mit dem Werk- stück im Bereich der jeweiligen Axialposition ausgebildet und erlaubt somit eine Behandlung des Werkstückes im Bereich der ausgewählten

Axialposition vor, während und/oder nach einem im Bereich dieser Axi- alposition durchgeführten Bohrvorgang. Da der Arbeitsbereich einer Ma- nipulatoreinrichtung mehrere Bearbeitungsabschnitte eines Werkstückes erfasst, beispielsweise mehrere nebeneinander liegende Lagerabschnit- te einer Kurbelwelle, können diese Manipulationen an mehreren Bear- beitungsabschnitten mit nur einer Manipulationseinrichtung vorgenom- men werden, die entsprechend zum gewünschten Bearbeitungsab- schnitt, vorzugsweise stufenlos, verfahrbar ist.

Obwohl mehrere, unterschiedlich oder im wesentlichen gleich aufgebau- te Manipulatoreinrichtungen nebeneinander für mehrere nebeneinander liegende Arbeitsbereiche vorgesehen sein können, ist es bevorzugt, wenn nur eine Manipulatoreinrichtung vorgesehen ist, die innerhalb ei- nes alle Bearbeitungsabschnitte des Werkstückes umfassenden Ar- beitsbereichs verfahrbar ist. Der Arbeitsbereich kann insbesondere die gesamte zu bearbeitende Länge einer Kurbelwelle umfassen. Dadurch reduziert sich der Umfang an erforderlichen Verschleißteilen und Um- rüstteilen beim Übergang zwischen unterschiedlichen Werkstückgeo- metrien erheblich. Im Vergleich zu herkömmlichen Tiefbohreinrichtun- gen, bei denen beispielsweise für jeden Lagerabschnitt einer Kurbelwel- le eine gesonderte Abdichteinrichtung vorgesehen sein kann, reduziert sich die Zahl von Verschleiß-bzw. Umrüstteilen bei unterschiedlichen Werkstücken erheblich. Auch entfällt der erforderliche Positionierauf- wand beim Umrüsten auf andere Werkstücktypen bzw. der erforderliche Aufwand zur Montage oder Demontage einzelner Einrichtungen beim Umrüsten auf Werkstücktypen mit unterschiedlicher Zahl von Bearbei- tungsabschnitten, beispielsweise auf Kurbelwellen für unterschiedliche Zylinderanzahlen.

Besonders vorteilhaft sind Ausführungsformen, bei denen die Tiefbohr- einrichtung eine computernumerische Steuerungseinrichtung aufweist und die Manipulatoreinrichtung in Abhängigkeit von Steuersignalen die-

ser Steuereinrichtung steuerbar ist. Beispielsweise kann über einen NC- Achsantrieb die Verfahrbewegung einer Manipulatoreinrichtung inner- halb ihres Arbeitsbereiches gezielt gesteuert werden. Insbesondere kann die Steuereinrichtung, die auch die Bohrvorgänge der Tiefbohr- werkzeuge steuert, zur Ansteuerung der Manipulatoreinrichtung genutzt werden. Da diese Steuereinrichtung auf Daten zugreift, die die Werk- stückgeometrie bzw. die Orte und Ausrichtungen von Bohrungen reprä- sentieren, ist eine zielgenau Steuerung der Manipulatoreinrichtung in Bezug auf die Bohrungen möglich. Auf manuelle Eingriffe zur Bewegung der Manipulatoreinrichtung kann daher vollständig verzichtet werden, so dass ein vollautomatischer Betrieb einer mit einer derartigen Manipula- toreinrichtung ausgestatteten Tiefbohreinrichtung möglich ist.

Es gibt Ausführungsformen, bei denen die Manipulatoreinrichtung nur eine einzige Funktionalität bereitstellt, beispielsweise die Funktion einer Abdichteinrichtung. Bevorzugt sind Ausführungsformen, bei denen eine Manipulatoreinrichtung mehrere Funktionseinheiten zur Durchführung unterschiedlicher Manipulationen an einem der Axialposition zugeordne- ten Bearbeitungsabschnitt des Werkstückes aufweist. Je nach Art der Funktionalität können mehrere Funktionen gleichzeitig oder aufeinander- folgend durchgeführt werden. Eine multifunktionale Manipulatoreinrich- tung nutzt die zielgenau Positionierbarkeit der Manipulatoreinrichtung für eine Vielzahl von Funktionalitäten, die somit mit einem Minimum er- forderlicher Baugruppen realisierbar sind.

Da in der Regel auch Durchgangsbohrungen herzustellen sind, umfasst eine Manipulationseinrichtung vorzugsweise mindestens eine Abdicht- einrichtung zur Abdichtung von Durchtrittsstellen von Tiefbohrwerkzeu- gen beim Bohren des Werkstückes. Diese Durchtrittsstellen befinden sich jeweils auf der dem Tiefbohrwerkzeug bzw. dem Spindelstock ab- gewandten Seite des Werkstücks. Vorzugsweise ist genau eine Ab- dichteinrichtung vorgesehen, die aufgrund der Verfahrbarkeit der Mani-

pulationseinrichtung an jeder beliebigen, stufenlos einstellbaren Axialpo- sition positionierbar ist. Es kann somit an jeder Axialposition verhindert werden, dass das Kühlmittel, vermischt mit Bohrspänen, beim Durch- bruch des Bohrers auf der dem Werkzeug abgewandten Seite heraus- spritzt, die Vorrichtung verschmutzt und den Bohrer unter Umständen trockenlaufen lässt, was zu vorzeitigem Bohrerverschleiß führen könnte.

Damit können Maschinenstillstände zu Reinigungszwecken vermieden werden und es wird ein zuverlässiger Dauerbetrieb möglich.

Eine besonders zuverlässige Abdichtung ist bei einer Weiterbildung da- durch möglich, dass eine Abdichteinrichtung, die zur Abdichtung eines axialen Bearbeitungsabschnittes, beispielsweise eines Hauptlagers oder eines Hublagers, vorgesehen ist, mindestens eine in dem Abdichtab- schnitt an eine Werkstückmantelfläche über einen Umfangsabschnitt anpreßbare Abdichtschale aufweist, wodurch sich eine großflächige Ab- dichtung erreichen lässt, die auch hohen Bohröldrücken widersteht. Die Abdichtschale kann auf der werkstückzugewandten Seite aus Kunststoff bestehen, in den hineingebohrt werden kann. Vorzugsweise sind pro Abdichtabschnitt mehrere Abdichtschalen vorgesehen, wodurch eine in Umfangsrichtung lückenlose Abdichtung erreichbar ist, die praktisch nur den Eintrittsbereich des Werkzeuges freilässt.

Um Vibrationen und/oder eine Durchbiegung eines langgestreckten Werkstückes, beispielsweise einer Kurbelwelle, durch Bearbeitungskräf- te zu vermeiden, umfasst die Manipulatoreinrichtung gemäß einer Wei- terbildung Einrichtungen, die eine Abstützung und Schwingungsdämp- fung des Werkstückes ermöglichen. Hierzu kann die Manipulatoreinrich- tung mindestens eine Abstützeinrichtung zur bedarfsweise einstellbaren Abstützung des Werkstückes im Bereich mindestens eines Bearbei- tungsabschnittes aufweisen. Die Abstützung kann direkt im Axialbereich der jeweils zu bearbeitenden Bohrung angreifen. Alternativ oder zusätz- lich kann vorgesehen sein, eine Abstützung einseitig oder beidseitig ne-

ben einer Bearbeitungsstelle vorzusehen. Bevorzugt wird eine Abstüt- zung dadurch erreicht, dass die Abstützeinrichtung mindestens ein Ab- stützorgan aufweist, welches numerisch gesteuert und/oder manuell zum Werkstück bewegbar und in einem Abstützbereich an die Werkstückmantelfläche anpressbar ist. Das Abstützorgan ist vorzugsweise als Abstützschale mit einer über einen Umfangsabschnitt an die Mantelfläche eines Werkstücks anlegbaren Abstützfläche ausgebildet. Dadurch kann ein sicherer Anlagekontakt geschaffen werden, der Ausweichbewegungen des Werkstückes in einem weiten Winkelbereich von Radialrichtungen auf der dem Werkzeug gegenüberliegenden Seite verhindert. Günstig sind Ausführungsformen, bei denen das Abstützorgan, z. B. auf der dem Tiefbohrwerkzeug abgewandten Seite, an das Werkzeug bis in eine Abstützstellung heranführbar und in der Abstützstellung derart festlegbar ist, dass das Abstützorgan praktisch unbeweglich gehalten ist. Damit ist eine weitgehend unnachgiebige, feste Abstützung erzielbar. Dies kann beispielsweise durch geeignete Klemmung einer Kolbenstange erreicht werden, die eine Abstützschale trägt und die mit Hilfe eines Betätigungszylinders zur Bewegung des Abstützorgans pneumatisch oder hydraulisch bewegt wird.

Eine Abstützeinrichtung kann als gesonderte Einrichtung zusätzlich zu einer Abdichteinrichtung vorgesehen sein. Bevorzugt werden die Funkti- onalitäten Abdichtung und Abstützung in einer einzigen Einrichtung in- tegriert, so dass die Abdichteinrichtung als Abstützeinrichtung bzw. eine Abstützeinrichtung als Abdichteinrichtung ausgebildet ist. Durch diese Integration mehrere Funktionalitäten können Bauteile und Bauraum an der Manipulatoreinrichtung gespart werden. Bei einer Weiterbildung ist die Integration dadurch realisiert, dass mindestens eine als Abstützor- gan nutzbare Abdichtschale der Abdichteinrichtung mit Hilfe eines be- weglich antreibbaren Betätigungselementes in eine Abstützstellung be- wegbar ist und eine Festlegungseinrichtung zur Festlegung des Betäti- gungselementes in der Abstützstellung vorgesehen ist. Dies kann durch

eine Radial-Klemmeinrichtung realisiert werden, die eine als Betäti- gungselement dienende Kolbenstange klemmend festlegt, sobald die daran abgebracht Abstützschale/Abdichtschale in festem Anlagekontakt mit dem Werkstück steht.

Zur Sicherstellung der Werkstückqualität muss geprüft werden, ob die Bohrungen korrekt durchgebohrt sind. Als Ursachen für nicht durchge- bohrte Bohrungen kommen beispielsweise Werkzeugbrüche, in der Länge falsch eingestellt Werkzeuge und/oder fehlerhafte NC- Programme in Betracht. Herkömmlich werden für derartige Prüfungen beispielsweise separate Prüfstationen verwendet, in denen die Werkstü- cke nach Ausbau aus der Tiefbohreinrichtung überprüft werden. Es sind auch Werkzeuglängenprüfeinrichtungen bekannt. Teilweise werden auch Tiefbohreinrichtungen eingesetzt, welche Einrichtungen enthalten, die die Veränderung des Druckes des dem Werkzeug zugeführten Kühl- schmierstoffes beim Bohrungsaustritt überwachen oder Systeme, die die Veränderung von Axialkraft oder aufgenommener Wirkleistung beim Bohrungsaustritt überwachen. Derartige Systeme haben sich für die Produktionsanforderungen, insbesondere in der Automobilindustrie, als unzuverlässig erwiesen.

Bei bevorzugten Weiterbildungen werden die genannten Probleme da- durch gelöst, dass die Manipulatoreinrichtung mindestens eine Boh- rungsprüfeinrichtung zur Prüfung eines Bohrungsdurchtritts an der dem Tiefbohrwerkzeug abgewandten Seite des Werkstückes aufweist. Die Funktionalität der Bohrungsprüfung wird damit innerhalb der Tiefbohrein- richtung bereitgestellt, und zwar auf Seiten der Werkstückhaltereinrich- tung, der eine derart ausgestattete Manipulatoreinrichtung zugeordnet sein kann. Die Prüfung kann also während des Bohrprozesses oder un- mittelbar danach erfolgen, solang die bearbeiteten Werkstücke noch eingespannt sind. Bei computernumerischer Steuerung kann die Prü- fung lokal zielgerichtet erfolgen, da die Manipulatoreinrichtung an den

Ort des vorgesehenen Bohrungsdurchtrittes verfahren werden kann. Die erforderliche Zeit für eine Werkzeuglängenkontrolle und/oder der Auf- wand für eine zusätzliche Prüfstation kann eingespart werden.

Die Prüfung kann berührungslos beispielsweise auf optischem, elektri- schem und/oder elektromagnetischem Wege mit Hilfe geeigneter Senso- ren erfolgen. Vorzugsweise ist die Prüfeinrichtung als mechanisch arbei- tende Tasteinrichtung ausgebildet, die für die harten Umgebungsbedin- gungen beim Bearbeitungsprozess ausreichend robust gestaltet sein kann, um Fehlfunktionen zu vermeiden. Bei vorteilhaften Weiterbildun- gen umfasst die Prüfeinrichtung mindestens einen zum Eindringen in eine Durchtrittsbohrung dimensionierten Eintauchstift sowie eine zuge- ordnete Einrichtung zur Erfassung des Eintauchens des Eintauchstiftes in eine Bohrung. Die Prüfung kann dann in der Weise erfolgen, dass der Eintauchstift an die erwartete Position einer Bohrungsdurchtrittsstelle verfahren und an das Werkstück herangebracht wird. Kann der Ein- tauchstift über die Mantelfläche hinaus in das Innere des Werkstückes eindringen, so ist eine Bohrung vorhanden. Stößt der Stift an der vorge- sehenen Stelle auf die Mantelfläche, so liegt eine nicht-korrekte Bohrung vor, bei der beispielsweise der Bohrkanal überhaupt nicht oder nur über einen zu geringen Querschnitt bis zur Werkstückmantelfläche reicht.

Vorzugsweise ist die Prüfeinrichtung derart konfiguriert, dass bei der Prüfung in Abhängigkeit vom Prüfergebnis ein vorzugsweise elektri- sches Prüfsignal an eine Steuerung der Tiefbohreinrichtung abgebbar ist, wobei die Steuereinrichtung vorzugsweise so konfiguriert ist, dass ein Bohrprozess in Abhängigkeit von dem Prüfsignal steuerbar ist. Da- durch ist es beispielsweise möglich, unmittelbar nach Feststellung einer nicht-korrekten Bohrung den Bohrprozess zu unterbrechen, um die Ur- sache des Fehlers festzustellen und zu beseitigen.

Die beschriebenen Funktionalitäten können einzeln oder in beliebigen Kombinationen an einer Manipulatoreinrichtung vorgesehen sein.

Manipulatoreinrichtungen der hier beispielhaft beschriebenen Art können bei allen gattungsgemäßen Tiefbohreinrichtungen unabhängig davon eingesetzt werden, ob die zu bearbeitenden Werkstücke mit horizontaler Werkstücklängsachse oder mit einer schräg zur Horizontalen gekippten Werkstücklängsachse gehalten werden. Eine bevorzugte Ausführungs- form einer erfindungemäßen Tiefbohreinrichtung umfasst sämtliche Merkmale der in der DE 199 38 856 beschriebenen Tiefbohreinrichtung mit der Maßgabe, dass die dort beschriebenen Abdichteinrichtungen durch eine einzige Manipulatoreinrichtung der erläuterten Art ersetzt werden. Insoweit werden sämtliche Merkmale der in der DE 199 38 856 beschriebenen Tiefbohreinrichtung durch Bezugnahme zum Inhalt der vorliegenden Beschreibung gemacht.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit den Zeichnungen und den Unteransprüchen. Hierbei können die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Kombination miteinander bei einer Ausführungsform verwirklicht sein.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in den Zeichnungen darge- stellt und im folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen : Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Tiefbohreinrichtung, Fig. 2 eine Draufsicht auf die Tiefbohreinrichtung von Fig. 1, Fig. 3 eine Vorderansicht der Tiefbohreinrichtung gemäß Fign. 1 und 3,

Fig. 4 eine schrägperspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausfüh- rungsform einer ersten Teileinrichtung mit einer Ausführungs- form einer Manipulatoreinrichtung, Fig. 5 eine schrägperspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Manipulatoreinrichtung, Fig. 6 eine schematische Darstellung der Arbeitsweise einer an der Manipulatoreinrichtung vorgesehenen Abstützeinrichtung, Fig. 7 eine schematische Darstellung der Arbeitsweise einer an der Manipulatoreinrichtung vorgesehenen Bohrungsprüfeinrichtung in Wartestellung und Fig. 8 die in Fig. 7 gezeigte Bohrungsprüfeinrichtung in Prüfstellung, wobei in (a) eine Situation mit vorhandener Bohrung und in (b) eine Situation mit fehlender Bohrung gezeigt ist.

Die in den Fign. 1 bis 3 gezeigte Ausführungsform einer erfindungsge- mäßen Tiefbohreinrichtung 1 basiert auf einem Standard- Tiefbohrzentrum, bei dem auf der Oberseite eines Maschinenbettes 2 eine Tiefbohreinheit 3 befestigt ist. Diese hat eine erste Positionierein- richtung 4 mit einem Querschlitten 5, der auf zwei achsparallelen Linear- führungsschienen 6 gleitbeweglich geführt ist und mittels eines (nicht gezeigten) ersten NC-Antriebsmotors über einen ersten Spindeltrieb 7 parallel zu einer horizontalen ersten Achse 8 (X-Achse) verfahrbar ist.

Auf dem Querschlitten erhebt sich ein Ständer 9 mit einem Paar vertikal ausgerichteter, achsparalleler Linearführungsschienen 10, an denen ei- ne Werkzeugträgereinrichtung 11 vertikal beweglich geführt ist. Zum Heben und Senken der Werkzeugträgereinrichtung 11 dient ein an der Oberseite des Ständers angeordneter NC-Motor, z. B. ein Servomotor

12, dessen Motorachse parallel zu den Achsen der Linearführungen 10 verläuft und der über einen zwischen den Führungsschienen 10 ange- ordneten, vertikalen zweiten Spindeltrieb 13 an der Rückseite der Werk- zeugträgereinrichtung 11 angreift. Dadurch ist eine einfach aufgebaute zweite Positioniereinrichtung 14 zur Vertikalverschiebung der Werkzeug- trägereinrichtung 11 parallel zu einer vertikalen zweiten Achse 15 ge- schaffen, die als Y-Achse bezeichnet wird.

Die Werkzeugträgereinrichtung 11 umfasst einen horizontal langge- streckten, in Form einer vertikalen Platte ausgebildeten Träger 18, an dessen ständerzugewandter Rückseite Führungselemente 19 zum An- greifen an den Linearführungen 10 sowie eine Spindelmutter 20 zum Zusammenwirken mit der vertikalen zweiten Spindel 13 befestigt sind.

Auf der gegenüberliegenden Vorderseite verläuft in horizontaler Rich- tung eine Linearführung mit zwei achsparallelen Führungsschienen 21, auf denen ein Spindelstock 22 linear beweglich geführt ist. Zum Ver- schieben des Spindelstockes entlang der Linearführung 21 parallel zur horizontalen Z-Achse 28 ist ein weiterer NC-Servomotor 24 vorgesehen, der über eine horizontale Gewindespindel 25 an einer Gewindetriebs- mutter an der Unterseite des Spindelstockes angreift.

Im Spindelstock 22 sind mit Abstand übereinanderliegend zwei achspa- rallele Arbeitsspindeln 26 angeordnet, wobei für jede der Arbeitsspindeln am Spindelstock ein gesondert ansteuerbarer, elektromotorischer Spindelantrieb 27 zur Drehung der Arbeitsspindel um eine horizontale Spindelachse 30 vorgesehen ist. Jede der Arbeitsspindeln hat auf der antriebsabgewandten Seite ein Schnellspannfutter zur Aufnahme eines Tiefbohrwerkzeuges 32. Es gibt auch Ausführungen mit nur einer Spin- del oder mit mehr als zwei Spindeln.

In der gezeigten Betriebsstellung der Tiefbohreinrichtung sind keine Tiefbohrwerkzeuge eingespannt. Einige Tiefbohrwerkzeuge sind achs-

parallel übereinanderliegend in einem später erläuterten Wechselmaga- zin 33 angeordnet, das seitlich neben der Werkzeugträgereinrichtung an einer vertikalen Trägerplatte am Rand des Maschinenbettes angeordnet ist.

Zur Führung der in die jeweiligen Arbeitsspindeln eingespannten Tief- bohrwerkzeuge vor, während und nach einem Bohrvorgang ist eine Werkzeugführungseinrichtung 35 vorgesehen, die an dem dem Vor- schubantrieb 24 gegenüberliegenden Ende fest an der Trägerplatte 18 angebracht ist und einen Bohrbuchsenträger 36 zur Aufnahme von aus- wechselbaren Bohrbuchsen bzw. Werkzeugführungen 37 hat.

Die beschriebene bevorzugte Tiefbohreinheit ermöglicht es, durch rechtwinklig zueinander verlaufende Bewegungen der Werkzeuge paral- lel zur X-Achse bzw. zur Y-Achse die Werkzeuge zur Einnahme einer Bearbeitungsposition senkrecht zur Werkzeuglängsachse parallel zu verschieben. Weiterhin ist durch die Verschiebung des Spindelstockes in Richtung auf die Werkzeugführungseinrichtung 35 oder von dieser weg eine Axialverschiebung des Werkzeuges in Z-Achsen-Richtung möglich.

Dieser Arbeitsvorschub des Tiefbohrwerkzeuges ist möglich, ohne dass größere Massen der Tiefbohreinheit, beispielsweise die Werkzeugträ- gereinrichtung als Ganzes, verschoben werden müsste. Der Bearbei- tungsvorschub erfolgt durch Linearverschiebung des Spindelstockes, also durch eine dem Werkzeug zugeordnete Z-Achse 28.

Zum Halten der zu bohrenden Werkstücke sowie zur richtigen Ausrich- tung der Werkstücke in Bezug auf die Werkzeug-bzw. Spindelachse ist eine Werkstückhalteeinheit 40 vorgesehen, die im gezeigten Beispiel zwei Kurbelwellen 41 trägt, deren Längsachsen 42 parallel zueinander horizontal ausgerichtet sind. Die Werkstückhalteeinheit hat im wesentli- chen zwei funktionell zusammenwirkende Teileinrichtungen. Eine erste Teileinrichtung 43 dient zum Halten der Werkstücke mit horizontal aus-

gerichteter Werkstücklängsachse und zum Drehen der Werkstücke um die auch als A-Achse bezeichnete Werkstücklängsachse. Im gezeigten Beispiel sind hierzu die Kurbelwellen 41 in Spannfuttern 44 aufgenom- men, die von einem Schwenkantrieb 45 mit z. B. über einen Zahnriemen 46 oder eine Kette oder ein Stirnrad drehbar sind. Für jede Kurbelwelle ist ein gesonderter, unabhängig vom anderen Motor steuerbarer Antrieb vorgesehen. Auf der Gegenseite können die Werkstücke auf Spitzen oder in Spannfuttern gelagert sein. Die beschriebenen Elemente sind an einem im Querschnitt L-förmigen Träger 47 an dessen vertikalem Schenkel befestigt. Der Träger ist auf einem in Fig. 3 gut zu erkennen- den Drehtisch 50 befestigt, der Teil einer zweiten Teileinrichtung der Werkstückhalteeinheit ist und um eine vertikale Drehachse 49, im fol- genden auch B-Achse, drehbar ist. Durch die Nutzung eines ggf. ohne- hin vorhandenen Drehtisches einer Tiefbohreinrichtung können her- kömmliche Tiefbohreinrichtungen auf zweckmäßige und kostengünstige Weise zu einer erfindungsgemäßen Tiefbohreinrichtung aufgewertet werden, indem eine geeignete erste Teileinrichtung am Drehtisch befes- tigt wird.

Der Drehtisch ist mittels einer dritten Positioniereinrichtung 51 parallel zu einer dritten Achse bzw. W-Achse 48 verschiebbar, die parallel zur Spindelachse 30 ausgerichtet ist. Hierzu ist der Drehtisch auf einer drit- ten Linearführungseinrichtung 52 angeordnet, die zwei auf dem Maschi- nenbett befestigte, achsparallel zueinander horizontal angeordnete Füh- rungsschienen 53 umfasst, auf denen das Drehtellerunterteil geradlinig verschiebbar geführt ist. Zur Verschiebung der Kurbelwellenspannvor- richtung in W-Richtung ist ein Antriebsmotor 54 vorgesehen, der eine Gewindespindel 55 dreht, auf der eine an der Unterseite des Drehti- sches befestigte Mutter läuft.

Es können durch eine Überlagerung von Drehungen um die A-Achse 42 und die B-Achse 49 beliebige Raumwinkel eingefahren werden. Dabei

werden durch Drehung um die vertikale B-Achse unterschiedliche Kipp- winkel der Bohrungen relativ zu den Werkstückachsen eingestellt, wäh- rend durch Drehung um die A-Achse unterschiedliche Positionen bzgl. des Umfanges eines Werkstückes einstellbar sind. Bei allen Winkelein- stellungen bleiben die Längsachsen 42 der Werkstücke horizontal.

Durch Parallelverschiebung der Werkzeuge in X-Richtung sind ver- schiedene Positionen entlang der Längsachse des Werkstückes ein- stellbar, während Parallelverschiebungen in vertikaler Y-Richtung dazu genutzt werden können, abweichend von einer Radialrichtung zur Längsachse eine seitlich zur Längsachse versetzte Bohrung einzubrin- gen. So können durch rechtwinklige Bewegungen im Werkzeug die er- forderlichen Bearbeitungspositionen angefahren werden.

Über Bewegung der Werkstückhalteeinheit 40 mittels Motor 54 parallel zur W-Achse kann das Werkstück gegen die in W-Richtung bzw. Z- Richtung festgelegte Bohrbuchse 37 gefahren werden. Durch Bewegun- gen in W-Richtung können auch Kompensationsbewegungen durchge- führt werden, die durch das Schwenken der Werkstücke um die vertikale B-Achse erforderlich werden, wenn die Werkzeuge horizontal gegen die vertikale B-Achse versetzt sind.

Der Bearbeitungsvorschub zur Vertiefung einer Bohrung bzw. zum He- rausziehen eines Werkzeuges aus der Bohrung erfolgt zweckmäßig durch die dem Werkzeug zugeordnete Z-Achse, indem der Spindelstock relativ zur Werkzeugführungseinrichtung verfahren wird, wobei zweck- mäßig die Bohrbuchse fest an der dem Werkzeug zugewandten Seite des Werkstückes anliegt.

Ein Verfahren zum Bohren von Bohrungen, die an unterschiedlichen Po- sitionen und/oder in unterschiedlichen Ausrichtungen relativ zur Längs- achse der Werkstücke eingebracht werden sollen, kann wie folgt durch-

geführt werden. Die Tiefbohreinheit ist soweit eingerichtet, dass Tief- bohrwerkzeuge in die Arbeitsspindeln eingespannt und den Tiefbohr- werkzeugen und der Werkstückgeometrie angepasste Bohrbuchsen in die Werkzeugführungseinrichtung 37 eingebaut sind. Zum Einspannen der Kurbelwellen in die Werkstückhalteeinheit kann der Drehtisch mittels Vorschub in W-Richtung auf Höhe eines seitlich neben dem Maschinen- gestell angeordneten Ladeportals 58 verfahren werden. Der Drehtisch kann in eine Ladeposition verdreht werden, bei der die Einspannelemen- te für die Werkstücke dem Ladeportal zugewandt sind, also in eine ca.

90° gegen die gezeigte Ausrichtung verdrehte Beladeposition. Nach Einspannen der Kurbelwellen werden diese durch den B-Achsen-Antrieb und die Schwenkantriebe 45 in eine erste Arbeitsposition gedreht, die der Ausrichtung der ersten zu erzeugenden Bohrungen entspricht.

Durch Verschiebung des Werkzeugträgers in X-Richtung und/oder Y- Richtung wird die richtige Position der Werkzeuge angefahren. An- schließend werden durch Verfahren des Drehtisches in Richtung der W- Achse die Werkstückkonturen an die feststehenden Bohrbuchsen ange- drückt. Bei eingeschaltetem Spindelantrieb wird dann über den Vor- schubantrieb 24 der Spindelstock vorgeschoben und damit das von ihm getragene Werkzeug durch die Führungsbuchse hindurch in das Werk- stück bis zur vorgesehenen Tiefe eingebracht. Anschließend wird das Werkzeug zurückgezogen. Anschließend kann der Drehtisch zurückge- zogen werden, um durch Drehungen um die B-Achse und/oder A-Achse eine neue Werkstückausrichtung relativ zum Werkzeug zu erreichen.

Zeitgleich oder zeitversetzt zu dieser Schwenkung kann durch Bewe- gungen der Werkzeuge in X-und/oder Y-Richtung die neue Werkzeug- position angefahren werden. Dann wird der beschriebene Vorgang für die neuen Bohrungen eingeleitet.

Um einen sicheren Anlagekontakt zwischen Bohrbuchse und Werkstück zu ermöglichen, sind zweckmäßig den jeweiligen Kurbelwellenkonturen angepasste Bohrbuchsen vorgesehen. Sollen Bohrungen unterschiedli-

chen Durchmessers gebohrt werden, so sind zweckmäßig entsprechend unterschiedlich dimensionierte Tiefbohrwerkzeuge und den jeweiligen Werkzeugdurchmessern angepasste Bohrbuchsen vorgesehen. Ein Werkzeugwechsel und ggf. ein durchzuführender Bohrbuchsenwechsel sind bei der gezeigten Ausführungsform zeitgleich automatisch durch- führbar. Hierzu sind der automatische Bohrbuchsenwechsler 33 neben der Tiefbohreinheit 1 sowie eine Bohrbuchsen-Wechseleinrichtung 34 an der Werkstückhalteeinheit 40 vorgesehen. Während die Werkzeug- wechseleinrichtung 33 gestellfest angebracht ist, ist die Werkzeugfüh- rungs-Wechseleinrichtung 34 fest mit dem Träger 47 der Werkstückhal- teeinheit verbunden und mit diesem in W-Richtung verfahrbar. Zum gleichzeitigen Wechsel von Tiefbohrwerkzeugen und dazu passenden Bohrbuchsen wird der Drehtisch so weit zurückgezogen, dass eine Querverschiebung des Ständers 9 ohne Berührung mit der Werkstück- halteeinheit oder den darin gehaltenen Werkstücken möglich ist. Der Spindelstock wird in die in den Figuren gezeigte maximale Rückzugstel- lung linear verschoben. Anschließend wird der Ständer so weit seitlich verfahren, bis die Spindelachse koaxial mit der Achse eines in der Hal- tevorrichtung 33 gehaltenen, einzuwechselnden Werkzeuges 32 ist. In dieser Stellung sind die zu wechselnden Bohrbuchsen ebenfalls zuein- ander ausgerichtet und ein Bohrbuchsenwechsel kann durch entspre- chende Manipulationen vorgenommen werden, wobei der Drehtisch in W-Richtung verfahren werden kann. Der Werkzeugwechsel kann ggf. gleichzeitig unter Verschiebung des Spindelstockes und entsprechende Manipulationen in der Arbeitsspindel vorgenommen werden. Nach dem Werkzeug-und Bohrbuchsenwechsel, die selbstverständlich auch je- weils gesondert durchführbar sind, kann der beschriebene Arbeitsvor- gang zum Einbringen neuer Bohrungen durchgeführt werden.

Die sehr übersichtlich, einfach und kompakt aufgebaute Tiefbohreinrich- tung, die zum Beispiel mit der Tiefbohreinheit 4 und dem Drehtisch 50 wesentliche Komponenten moderner Tiefbohrzentren nutzen kann, er-

höht eine flexible Bohrung von Werkstücken, insbesondere Kurbelwellen mit hoher Produktivität und hoher Präzision. Sämtliche Antriebe zur Be- wegung der gegeneinander verschiebbaren und verdrehbaren Elemente werden zweckmäßig über eine numerische Steuerung computergestützt gesteuert. Diese Steuereinrichtung ist bei der gezeigten Anlage in einem neben der Anlage stehenden Bedienpult 59 untergebracht. Durch die NC-Steuerung sind die Vorgänge beim Bohren und zwischen den Bohr- vorgängen vollständig automatisierbar. Die NC-Steuerung kann auch so eingerichtet sein, dass die Manipulationen zum Ein-und Auswechseln von Werkstücken weitgehend automatisierbar sind. Entsprechend ist es möglich, mit der beschriebenen oder einer entsprechenden maschine- len"Hardware"durch geeignete Steuerprogramme die unterschiedlichs- ten Bohrungsgeometrien und-verteilungen an Werkstücken, insbeson- dere Kurbelwellen, zu schaffen. Der kompakte Aufbau ermöglicht es, alle beweglichen Komponenten der Einrichtung innerhalb einer kompakt dimensionierten Schutzhaube 60 unterzubringen, die für Arbeiten an der Tiefbohreinrichtung zum Beispiel auf der dem Ladeportal 58 zugewand- ten Seite mit Türen o. dgl. verschließbare Öffnungen haben kann.

Weitere Ausführungsformen und Merkmale sind der DE 199 38 856 ent- nehmbar, insbesondere den dortigen Fig. 4 bis 6 und 8 und den zugehö- rigen Beschreibungsteilen. Diese Merkmale werden durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht.

Erfindungsgemäße Tiefbohreinrichtungen zeichnen sich besonders durch das Vorhandensein von mindestens einer, vorzugsweise genau einer, Manipulatoreinrichtung 100 aus, mit deren Hilfe eine Vielzahl von Manipulationen an den eingespannten Werkstücken vor, während und/oder nach einem Bohrprozess durchgeführt werden können. Zur Verdeutlichung zeigt Fig. 4 schrägperspektivisch eine Ausführungsform einer ersten Teileinrichtung 43 der Werkstückhaltereinheit, an der eine derartige Manipulatoreinrichtung 100 angebracht ist. Aus Gründen der

Übersichtlichkeit haben funktional entsprechende Elemente der Figuren 1 bis 3 und 4 die gleichen Bezugszeichen. Die Manipulatoreinrichtung ist im Detail in Fig. 5 gezeigt, einige Funktionalitäten werden auch anhand der Fig. 6 bis 8 beschrieben. Der Träger 47 hat an seiner den Werkstü- cken 41 zugewandten Vorderseite vier parallele, übereinanderliegende, horizontale Profilschienen 102 mit einem hintergreifbaren Trägerprofil.

Jedem der übereinanderliegenden Werkstücke ist ein Paar übereinan- derliegender Profilschienen zugeordnet, deren Längsachsen parallel zur Werkstücklängsachse 42 verläuft. Die Profilschienen erstrecken sich im wesentlichen über die gesamte Breite der zweiten Teileinrichtung. An dem dem Betrachter zugewandten Ende der zweiten Teileinrichtung sind übereinander zwei identische, L-förmige Lagerteile 103 befestigt, die an ihren Innenseiten Spannfutter 104 für die Werkstücke tragen. Am gege- nüberliegenden Ende sind Gegenlagerteile in Form von Reitstöcken 105 mit Lagerspitzen 106 zur Festlegung der Drehachse der Kurbelwellen vorgesehen. Die Reitstöcke 105 sind auf den Profilschienen 102 ver- schiebbar und in stufenlos einstellbaren Axialpositionen festlegbar, um die Einspannbreite an die Werkstückdimensionen anzupassen.

Für jedes einzuspannende Werkstück ist ein gesonderter, unabhängig ansteuerbarer Drehantrieb für die Werkstückdrehung um die A-Achse vorgesehen. Dieser umfasst im gezeigten Beispiel jeweils einen im Trä- ger 47 befestigten Servomotor 45, der über einen nicht gezeigten Zahn- riemen am drehbar gelagerten Spannfutter 104 angreift. Die Servomoto- ren sind für Werkstückdrehungen von bis zu ca. 1700 U/min. ausgelegt, wodurch gegebenenfalls eine Reinigung der Werkstücke durch Ab- schleudern von Ölen und Spänen möglich ist. Die unabhängigen Antrie- be erlauben einen modularen Aufbau der Teileinrichtung, die einfach für unterschiedliche Werkstückzahlen umgerüstet werden kann. Außerdem ist die Einstellung der richtigen Drehstellung (Radialposition) der Werkstücke für jedes Werkstück individuell möglich, was insbesondere bei der Einstellung mit Hilfe von Messtastern vorteilhaft ist.

Zwischen den Endlagerteilen 103 und 105 ist für jedes Werkstück an einem Paar zugeordneter Profilschienen 102 eine Manipulatoreinrich- tung 100 angebracht. Diese wird bei abgenommenem Reitstock 105 auf das jeweilige Schienenpaar aufgeschoben, bevor der Reitstock aufge- schoben und festgelegt wird. Jede Manipulatoreinrichtung 100 ist zwi- schen den Endlagerteilen 103 und 105 der Einspannvorrichtung stufen- los innerhalb eines Arbeitsbereiches 107 verfahrbar, welcher die gesam- te Länge der eingespannten Werkstücke und damit jeden Bearbeitungs- abschnitt eines Werkstückes umfasst. Als Bearbeitungsabschnitt wird hier jeder axiale Abschnitt des Werkstückes, insbesondere ein Hublage oder ein Hauptlager einer Kurbelwelle, angesehen, insbesondere jene Abschnitte, in denen Bohrungen mit Hilfe der Tiefbohrwerkzeuge einge- bracht wurden, werden oder werden sollen. Ein nicht gezeigter NC- Achsantrieb, welcher über die Steuereinrichtung der Tiefbohreinrichtung angesteuert wird, erlaubt eine gezielte Bewegung einer Manipulatorein- richtung an jede vorgebbare Axialposition entlang eines eingespannten Werkstücks 41 und ermöglicht somit die Positionierung der Manipulator- einrichtung aufgrund von Daten, die auch zur Bohrung des Werkstückes genutzt werden.

Wie in Fig. 5 und 6 gut erkennbar, hat eine auswechselbare Manipula- toreinrichtung 100 einen im Einbauzustand vertikal ausgerichteten Grundkörper 110, an dessen werkstückabgewandten Seite übereinan- derliegend zwei horizontale Trägerabschnitte 111 ausgebildet sind, die der Befestigung von Schlittenelementen 112 mit einem dem Profil der Profilleisten 102 angepassten Innenprofil dienen. Am oberen Ende des Grundkörpers 110 ist eine Spindelmutter1 13 befestigt, welche im Ein- bauzustand der Manipulatoreinrichtung auf einer NC-gesteuert drehba- ren Gewindespindel läuft. Am Grundkörper 110 sind bei der gezeigten Ausführungsform mehrere Funktionseinheiten befestigt, nämlich eine

integrierte Abstütz-und Abdichteinrichtung 120 und eine Bohrungsprüf- einrichtung 130.

Die als Abdichteinrichtung nutzbare Einrichtung 120 hat drei an einem gemeinsamen Kniehebelmechanismus 121 angebrachte Abdichtschalen 122,123, 124, die an ihren zylindrisch gekrümmten, werkstückzuge- wandten Innenflächen (nicht gezeigte) Kunststoffbeläge aufweisen. Der Kniehebelmechanismus ist so ausgelegt, dass bei einem hydraulischen Vorschub der mittleren Schale 123 in Richtung des abzudichtenden Werkstückabschnittes (z. B. Hauptlager 125 einer Kurbelwelle 41) sich die symmetrisch zur Mittelschale angeordneten, äußeren Schalen 122 und 124 zur Bildung eines fast lückenlosen Dichtrings um den abzudich- tenden Werkstückabschnitt legen, so dass nur noch auf der der Mittel- schale 123 gegenüberliegenden Seite ein Spalt zur Durchführung des Bohrwerkzeuges bleibt. Durch diese Rundum-Abdichtung wird ein Aus- tritt von unter Druck stehender Bohrflüssigkeit beim Durchbruch des Bohrwerkzeuges zuverlässig verhindert. Dieses dringt lediglich ein Stück in den weichen Belag der mittleren Abdichtschale 123 ein. Ein Austreten von Bohrflüssigkeit und damit eine Verschmutzung des Bohrbereiches sowie gegebenenfalls ein Trockenlaufen der Bohrwerkzeuge wird auf diese Weise zuverlässig verhindert.

Die Elemente der Abdichteinrichtung 120 können auch zur zuverlässi- gen Abstützung des Werkstückes im umfassten Bereich dienen, um bei- spielsweise Vibrationen oder einen Durchbiegung der Kurbelwelle durch Bearbeitungskräfte (Pfeile 126) zu vermeiden. Hierzu ist im Grundkörper 110 eine elektrisch oder hydraulisch betätigbare Klemmhülse 127 vor- gesehen, die als Abstützung der Kurbelwelle beim Bohren dient. Die be- schriebenen Schalen der Abdichteinrichtung sind am vorderen Ende ei- ner Kolbenstange 128 befestigt, die mit Hilfe eines im Grundkörper 110 angeordneten Betätigungszylinders hydraulisch aus der in Fig. 5 gezeig- ten Offenstellung der Schalen in die in Fig. 6 gezeigte Umgreifungsstel-

lung der Schalen verfahren werden kann. In der Umgreifungsstellung liegt insbesondere auch die mittlere Schale 123 über einen Umfangs- winkel von ca. 110° mit festem, flächigen Berührungskontakt an der Werkstückmantelfläche an. In dieser Abstützstellung wird nun die Kol- benstange 128 festgelegt, indem die Klemmhülse 127 zur Klemmung der Kolbenstange 128 betätigt wird. Damit wird eine Ausweichbewegung insbesondere der als Abstützorgan dienenden mittleren Schale 123 un- ter der Wirkung der Bearbeitungskräfte 126 zuverlässig vermieden, so dass die auftretenden horizontalen Bearbeitungskräfte in ihrer Wirkrich- tung von der Abdicht-/Abstützeinrichtung 120 direkt an der zu bohrenden Lagerstelle abgefangen werden. Die Klemmung vermeidet auch Aus- weichbewegungen quer zur Wirkrichtung 126 der Bearbeitungskräfte, was insbesondere durch die über einen Umgreifungsabschnitt von ca.

110° angreifenden Abstützschale 123 und auch durch die anderen Ab- stützschalen 122 und 124 geleistet wird, welche bei anderen Ausführun- gen von Abstützungseinrichtungen auch entfallen können.

Anhand der Fig. 7 und 8 werden Aufbau und Arbeitsweise einer bevor- zugten Ausführungsform einer Bohrungsprüfeinrichtung 130 beschrie- ben, welche am Grundkörper 110 neben der kombinierten Abdicht/Ab- stützeinrichtung 120 befestigt ist. Die Bohrungsprüfeinrichtung 130 hat ein Gehäuse 131, in dem eine zur Werkstückseite offene Zylinderboh- rung 132 vorgesehen ist. In dieser läuft ein beidseitig mit Hydraulikfluid beaufschlagbarer Kolben 133, an dem eine Stange 134 befestigt ist. Die Stange 134 ist in einer Durchlassöffnung einer an der Vorderseite des Gehäuses befestigten Stirnplatte 136 axial beweglich geführt. Die Stan- ge 134 trägt an ihrem werkstückzugewandten Ende in einer stirnseitig offenen Bohrung 139 einen axial federnd gelagerten Prüfstift 135. Der Prüfstift 135 ist als Eintauchstift gestaltet und im Durchmesser so di- mensioniert, dass er in eine voll durchgebohrte Bohrung auf der Durch- trittsseite eintauchen kann. Eine nicht gezeigte Sensoreinrichtung ist zur Erfassung der axialen Position des Eintauchstiftes 135 ausgelegt, um zu

unterscheiden, ob sich der Prüfstift 135 in der gezeigten ausgerückten Stellung oder in einer eingedrückten Stellung befindet, in die er gegen die Kraft der Feder 140 in die Haltebohrung 139 eingedrückt werden kann. Die Position des Prüfstiftes kann beispielsweise direkt über einen Mikroschalter oder indirekt über eine pneumatische Schaltung erfasst und ein der Position entsprechendes Prüfsignal erzeugt werden.

Die Arbeitsweise der Bohrungsprüfeinrichtung wird anhand der Fig. 8 (a) und (b) näher erläutert. Nach Abschluss eines Bohrvorganges an einem ausgewählten Bearbeitungsabschnitt wird das Bearbeitungswerkzeug zurückgezogen. Vorher oder nachher wird die Bohrungsprüfeinrichtung durch computernumerisch gesteuerte Axialverschiebung der Manipula- toreinrichtung 100 so verfahren, dass der Prüfstift 135 in seiner Position mit der Position des (erwarteten) Bohrungsaustritts der Bohrung 137 ü- bereinstimmt. Die Positionierung in vertikaler Richtung 138 kann manuell oder automatisch z. B. durch eine NC-Steuerung erfolgen. In dieser sind diejenigen Daten, die Position und Ausrichtung der entsprechenden Bohrung repräsentieren, ohnehin vorhandenen und können somit für die Positionierung der Bohrungsprüfeinrichtung genutzt werden. Nach kor- rekter Positionierung wird der Kolben 133 hydraulisch in Richtung Werk- stück verfahren, so dass die Stange 134 mit dem Prüfstift 135 sich in Richtung des Werkstückes bewegt. Da die Vorschubachse des Prüfstif- tes mit der Bohrungsachse übereinstimmt und der Stiftdurchmesser et- wa 10 bis 20% kleiner ist als der nominell Bohrungsdurchmesser, kann der Prüfstift, wie in Fig. 8 (a) gezeigt, in die Bohrung 137 eintauchen, bis die Stange 134 ihre Endstellung mit Anlagekontakt an der Werkstück- mantelfläche erreicht hat. Entsprechend der ausgerückten Stellung des Prüfstiftes wird ein Prüfsignal für eine korrekte Bohrung oder kein Prüf- signal erzeugt. Danach wird der Prüfstift in die in Fig. 7 gezeigte Ruhe- stellung zurückgezogen.

Eine Situation mit nicht korrekter Bohrung ist in Fig. 8 (b) gezeigt. Da die Bohrung nicht bis zu der der Prüfeinrichtung 130 zugewandten Seite durchgedrungen ist, ist im Erwartungsbereich des Bohrungsdurchtrittes noch Material vorhanden. Daher stößt die Spitze des Prüfstiftes 135 beim Vorfahren der Prüfstange auf die Werkstückmantelfläche und taucht in der Endphase der Vorschubbewegung unter Zusammenpres- sen der Feder 140 in ihre Halteöffnung 139 ein. Durch das Eintauchen in die Halteöffnung wird ein Prüfsignal ausgelöst, das eine nicht korrekte Bohrung anzeigt. Bei der gezeigten Ausführungsform empfängt die Steuereinrichtung der Tiefbohreinheit dieses Prüfsignal oder ein daraus abgeleitetes Signal und unterbricht den Bearbeitungsprozess des Werk- stückes, damit ein Bediener die Ursache für den Fehler finden und be- seitigen kann.

Bei anderen Ausführungsformen ist auch eine Prüfung von Bohrungen möglich, die bei der Prüfung schräg zur Richtung der Spindelachse aus- gerichtet sind. Ein hierfür benötigter schräger Vorschub eines Prüfungs- stiftes kann dadurch ermöglicht werden, dass die Bohrungsprüfeinrich- tung um eine vertikale Achse verschwenkbar gelagert ist, um Schrägstellungen der Prüfstange zu erreichen. Es ist auch möglich, den Vorschub/Rückzug eines Prüfstiftes mittels einer NC-gesteuerten Überlagerung einer Querbewegung der Manipulatoreinrichtung entlang der Profilschienen 102 und einer Vorschubbewegung der Stange 134 zu erreichen. Hierzu können besondere Formen von Prüfstiften, z. B. mit Abschrägungen, nützlich sein. Die Zustellung/Rückziehung der Stange 134 kann bei allen Anspruchsformen z. B. hydraulisch, pneumatisch oder elektromechanisch erfolgen.

Die erläuterten Funktionen der an der Manipulatoreinrichtung 100 vor- gesehenen Funktionseinheiten 120,130 können an jeder beliebigen, stufenlos einstellbaren Axialposition der entsprechenden Kurbelwelle durchgeführt werden. Dabei wird die Abdichtfunktion während des Bohr-

vorganges genutzt, wozu die Abdichtschalen spätestens kurz vor dem erwartenten Durchbruch des Tiefbauwerkzeuges an das Werkstück an- gelegt werden. Üblicherweise wird die Abdichteinrichtung vor Beginn des Bohrvorganges in die in Fig. 6 gezeigte Abdichtstellung gebracht.

Auch die im Zusammenhang mit Fig. 6 erläuterte Abstützung erfolgt be- vorzugt in dem aktuell bearbeiteten Bearbeitungsabschnitt. Prinzipiell ist es jedoch auch möglich, die Abstützung außerhalb des Bearbeitungsab- schnittes durchzuführen. Bei nicht gezeigten Ausführungsformen kann hierzu eine gesonderte Abstützeinrichtung alternativ oder zusätzlich zu einer Abstützeinrichtung vorgesehen sein. Die Bohrungskontrolle kann wahlweise für jede Bohrung erfolgen oder, wenn beispielsweise alle Bohrungen mit dem gleichen Werkzeug hergestellt werden, nur an der letzten Bohrung des jeweiligen Werkstückes. Es ist auch möglich, bei Produktionsstart eine kompletten Prüfung und bei Folgeprüfungen nur eine Prüfung der jeweils letzten Bohrungen durchzuführen, um bei- spielsweise Programmfehler auszuschließen.