CS215225B1

CS215225B1 - Manipulator of a mechanical hand

Info

Publication number: CS215225B1
Application number: CS931380A
Authority: CS
Inventors: Bohumir Nemec; Josef Maruska
Original assignee: Bohumir Nemec; Josef Maruska
Priority date: 1980-12-24
Filing date: 1980-12-24
Publication date: 1982-08-27

Abstract

Manipulátor, mechanické ruky Vynález se týká strojírenství Vynález řeší natáčení a výsun mechanické ruky při automatické výměně nástrojů mezi vřetenem obráběcího centra a zásobníkem '.nebo výměnnou stanici. Ozubený píst natáčecího válce je v záběru s pastorkem, který je otočně uložen v ložiskovém tělěse, pevně uchyceném v tělese hlavního pracovního válce. V pastorku je upraven drážkový otvor, v němž je suvně uložena drážková část pístnice hlavního pracovního válce, zatímco válcové část téže pístnice je otočně uložena ve dvojici pistů, umístěných vně ložiskového tělesa. Využití u obráběcích center, zejmé;- na v pružných výrobních systémech. Vynález nejlépe charakterizuje obr. 1. Výkr. č.j. 58495BACKGROUND OF THE INVENTION [0002] The present invention relates to the pivoting and ejection of a mechanical hand in automatic tool change between a machining center spindle and a cartridge or exchange station. The toothed piston of the swivel cylinder is engaged with the pinion which is rotatably mounted in a bearing body fixedly fixed in the main working cylinder body. In the pinion, a groove is provided in which the groove part of the piston rod of the main working cylinder is slidably supported, while the cylindrical part of the same piston rod is rotatably mounted in a pair of pistons located outside the bearing body. Application to machining centers, especially in flexible manufacturing systems. The invention is best characterized by FIG. 1. 10/11 \ t 58495

Description

Vynález se týká manipulátoru mechanické ruky, zajména pro automatickou výměnu nástrojových jednotek mezi vřetenem obráběcího centra a zásobníkem.The invention relates to a mechanical hand manipulator, in particular for the automatic exchange of tool units between a machining center spindle and a magazine.

U obráběcích center pro obrábění skříňovitých součástí se provádí výměna nástrojů t. zv. mechanickou rukou, a to přímo, bez mezipoloh. Mechanická ruka má tvar dvoramenného chapadla. To se z odstavné polohy pootočí jednou stranou pro nástrojovou jednotku v zásobníku nebo 've výměnné stanici. Mechanická ruka uchopí obě nástrojové jednotky, axiálním pohybem jsou nástrojové jednotky vysunuty z Úložných míst a otočením o 1BO° se jejich poloha vystřídá. Zpětným axiálním pohybem se nové nástrojové jednotka zasune do dutiny vřetena a odebrané do úložného místa v zásobníku nebo ve výměnné stanici. Prázdné rameno se pak otočí o 90° do odstavené polohy.The machining centers for the machining of box-shaped parts are replaced with tools of the t. with a mechanical hand, directly, without intermediate positions. The mechanical hand has the shape of a hand gripper. This is rotated from the stand-by position with one side for the tool unit in the magazine or exchange station. The mechanical hand grips the two tool units, the tool units are pulled out of the Stowage axial movement and rotated 1BO ° to rotate their positions. By retracting the axial movement, the new tool unit is inserted into the spindle cavity and taken to a storage location in the magazine or exchange station. The empty arm is then rotated 90 ° to the idle position.

Náhony dvouramenných chapadel jsou buá čistě mechanické a používají bubnové vačky a ozubených převodů nebo hydraulických přímočarých motorů v kombinaci s ozubeným převodem.The two-arm grip drives are either purely mechanical and use drum cams and gear drives or hydraulic linear motors in combination with gear drives.

Nejefektivnější hydraulicko-mechanický náhon sestává ze dvou pracovních válců,uspořádaných v jednom tělese. Pro pootočení ramena slouží pracovní válce s dvojčinným ozubeným pístem,který je v záběru s ozubenou pístnicí, která zastává funkci pastorku a je opatřena dvěma písty, mezi nimiž se nachází ozubená část pístnice. V pracovním válci s ozubeným dvojčinným pístem je na každé straně umístěn další pracovní válec s pístem o zdvihu, který odpovídá natočení pístnice a tím i dvoramenného chapadla o 90°. Na jedné straně válce je válcová část pístnice, procházející víkem a ucpávkou a na venkovní části je upevněno dvouramenné chapadlo.The most efficient hydraulic-mechanical drive consists of two working cylinders arranged in one body. For the rotation of the arm there are working cylinders with a double-acting toothed piston, which engages with a toothed piston rod which performs the function of a pinion and is provided with two pistons, between which the toothed part of the piston rod is located. In the working cylinder with a toothed double-acting piston there is on each side another working cylinder with a piston with a stroke, which corresponds to the rotation of the piston rod and hence the hand gripper 90 °. On one side of the cylinder there is a cylindrical part of the piston rod passing through the cover and the seal and on the outside part a two-arm gripper is fixed.

Značnou nevýhodou tohoto náhonu, že se ozubená pístnice, která je ve stálém záběru s ozubením pístu, smýká v přímkovém styku po boku zubů a při rozdílných hotách nástrojových jednotek nebo při manipulaci s jednou nástrojovou jednotkou vzniká značná místní opotřebení ozubeného převodu.'The considerable disadvantage of this drive is that the gear piston rod, which is in permanent engagement with the piston toothing, skids in straight contact along the teeth and, when different tool units are finished or when handling a single tool unit, considerable local wear of the gear is generated.

Jeho další nevýhodou je pevné uložení pístů na ozubené pístnici. Při otáčení ozubené pístnice se písty protáčejí ve vrtání válce a vzniká velký třecí moment, který musí být překonán větší dimenzí pracovního válce s ozubeným pístem a s větším tlakem pracovní kapaliny. Otáčení pístů ve vrtání válce způsobuje také místní opotřebení válce a ztrátu těsnosti pístů ve válci.Its further disadvantage is the fixed bearing of the pistons on the rack. As the gear rod rotates, the pistons rotate in the cylinder bore, generating a high frictional moment, which must be overcome by the larger dimension of the gear piston working cylinder and the higher working fluid pressure. Turning the pistons in the cylinder bore also causes local wear of the cylinder and loss of piston tightness in the cylinder.

Uvedené nedostatky odstraňuje ve velké míře manipulátor mechanické ruky podle vynálezu, jehož podstatou je, že ozubený píst je v záběru s pastorkem, který je otočně uložen v ložiskovém tělese, pevně uchyceném v otvoru tělesa hlavního pracovního válce a ve kterém je upraven drážkový otvor, v němž je suvně uložena drážková část písnice hlavního pracovního válce, přičemž válcová část pístnice je otočně uložena ve dvojici pístů, umístěných vně ložiskového tělesa.These drawbacks are largely eliminated by the mechanical hand manipulator according to the invention, which is based on the fact that the toothed piston engages a pinion which is rotatably supported in a bearing housing fixedly fixed in the bore of the master cylinder and in which a slot bore is provided. wherein the groove portion of the song of the main working cylinder is slidably mounted, the cylindrical portion of the piston rod being rotatably mounted in a pair of pistons located outside the bearing housing.

Výhodou tohoto zařízení.je, že při vysouváni mechanické ruky,nesené pístnicí, zůstává ozubený hřeben a pastorek v klidu a posouvá se pístnice, jejíž drážkovaná část prochází drážkovaným otvorem pastorku. V drážkovaném profilu je obvodová síla rozdělena na jednotlivé drážky, takže měrný tlak a tím i opotřebení je podstatně menší než při posouvání plně zatíženého přímkového styku zubů. V důsledku otočně uložených pistů na pístnici nemůže vzniknout místní opotřebení stěn válce a pistů při otáčení drážkované pístnice s mecha215225 nickou rukou a sníží se síla, potřebná k natáčení pístnice s dvouramenným chapadlem. Jsouli písty uloženy valivě, je podSstetně snížen třecí moment při natáčení a tím i příkon hydraulické energie.The advantage of this device is that when the mechanical hand carried by the piston rod is extended, the rack and pinion remain stationary and the piston rod whose slotted portion passes through the slotted hole of the pinion is moved. In the grooved profile, the circumferential force is divided into individual grooves, so that the specific pressure and thus the wear is considerably less than when shifting the fully loaded straight tooth contact. Rotatably mounted pistons on the piston rod cannot create local wear on the cylinder and piston walls when the grooved piston rod is rotated with the mecha215225 arm and the force required to rotate the piston rod with the two-arm gripper is reduced. When the pistons are mounted in a rolling manner, the frictional torque during rotation and thus the power input of the hydraulic energy is substantially reduced.

Příkladné provedení manipulátoru mechanické ruky podle vynálezu, je schematicky znázorněno na připojených výkresech, kde na obr. 1 je podélný řez a na obr. 2 příčný řez v rovině A-A.An exemplary embodiment of a mechanical hand manipulator according to the invention is shown schematically in the accompanying drawings, in which Fig. 1 is a longitudinal section and Fig. 2 is a cross-section in the plane A-A.

Manipulátor sestává z hlavního válce 22, tvořeného tělesem 3 a 4. Na jeho pístnici 2 je na volné konci naklínováno dvouramenné chapadlo 1. Na tělese pístnice £, mimo ložiskové těleso 12, jsou umístěny písty £ a £, utěsněné kroužky 9 a 10 a uložené v ložiskách £ a 8. Mezi písty J? a 6 je pístnice 2 drážkovaná, procházející drážkovaným.otvorem pastorku II, který je uložen valivě na jehlových ložiskách 12 V tělese 13. uloženém v telese £ válce 22 a axiálně polohovaném tělssem. 4; válce 22. Středem pístnice 2 prochází pístnice 14, ovládacího válce 12, napojená přes volně uložené tyče 16 a 17 na mechanizmus 23 čelistí dvouramenného chapadla 1,. Pastore.k 11 je v záběru s ozubeným pístem 18, který je uložen jednak v tělese 3 válce 22, jednak v prodloužených válcích 19, uspořádaných kolmo na osu tělesa 3 a 4 válce 22. Na válcích 19 jsou uchyceny hlavy 20 s plovoucími písty 21. Znázorněné uspořádání pracovních válců a pístů vytváří prostor tlakového média 25, 26, 27,The manipulator consists of a master cylinder 22 formed by a body 3 and 4. On its piston rod 2, a two-arm gripper 1 is wedged at its free end. On the piston rod body 8, outside the bearing housing 12, pistons 6 and 6 are sealed. between the pistons J? and 6, the piston rod 2 is grooved, extending through the grooved bore of the pinion II, which is mounted rollerly on the needle bearings 12 in the body 13 housed in the body 22 of the cylinder 22 and axially positioned by the body. 4; The piston rod 14, the actuating cylinder 12, is connected through loose bars 16 and 17 to the jaw mechanism 23 of the two-arm gripper 1. Pastore.k 11 engages with the toothed piston 18, which is housed both in the body 3 of the cylinder 22 and in the extended cylinders 19 arranged perpendicularly to the axis of the body 3 and 4 of the cylinder 22. The illustrated arrangement of the working cylinders and pistons creates a pressure medium space 25, 26, 27,

28, 22, 20, který je nezakreslenými hydraulickými vodiči spojen s nezakresleným logickým syszémem stroje.28, 22, 20, which is connected to the logical system of the machine by means of hydraulic lines not shown.

Dvouramenné chapadlo 1 je v základní, svislé poloze. Prostory 26, 28 jsou pod tlakem tlakového média. Tlak se zavede do prostoru 25. plovoucí píst 21 se posune a o stejnou hodnotu se posunei ozubený píst 18. který pootočí pastorkem 11. který přenese pohyb na pístnici 2 s chapadlem 1. Chapadlo 1 se pootočí a uchopí nástrojovou jednotku, uloženou ve vřetenu a nástrojovou jednotku v zásobníku. Pístnice 2 se otáči ve valivém uložení pístů £ a 6, které zůstávají v klidu. Neznázorněné čelisti dvouramenného chapadla 1 jsou ovládány pracovním válcem 15 s pístnici 14, přes tyče 16 a 17, které působí na mechí.nismus 23 chapadla 1. Poté se přivede tlakové médium do prostoru 30, dvouramenné chapadlo 1 se vysouvá vpřed, zatímco pastorek 11 zůstává v klidu a drážkovaným otvorem vede pístnici 2. Nástrojové jednotky z úložného místa vřetena i zásobníku se vysunou. Tlakové médium se přivede do prostoru 26 a ozubený píst 18, uvolněný v prostoru 2Q se vysune až na protilehlý plovoucí píst 21 a pastorek 11 s pístnici 2 se pootočí o 180° zavedením tlakového média do pracovního prostoru 29 a uvolněním tlaku v prostoru 30 se posune pístnice 2 s dvouramenným chapadlem 1 a nástrojové jednotky jsou v zaměněném uspořádání zasunuty do úložných míst vřetena a zásobníku. Pomocí ovládacího válce 15 se uvolní čelisti.Zavedením tlaku do prostoru 27 se posune plovoucí píst 21 spolu s ozubeným pístem 18 o hodnotu, která odpovídá zpětnému natočení dvouramenného chapadla 1 o 90° a po skončení obráběcí operace nastane cyklus výměny nástrojových jednotek v popsaném sledu.The two-arm gripper 1 is in the basic, vertical position. The spaces 26, 28 are pressurized by the pressure medium. The pressure is introduced into the space 25. The floating piston 21 is displaced and the toothed piston 18 is rotated by the same value, which rotates the pinion 11, which transmits movement to the piston rod 2 with the gripper 1. The gripper 1 is rotated and gripped unit in the stack. The piston rod 2 rotates in the rolling bearing of the pistons 6 and 6, which remain stationary. The jaws of the two-arm gripper (not shown) are actuated by the working cylinder 15 with the piston rod 14, through the rods 16 and 17 acting on the gripper 23 of the gripper 1. The pressure medium is then fed into the space 30, the two-arm gripper 1 extends forward while the pinion 11 remains The tool units are pulled out of the spindle and magazine storage locations. The pressure medium is introduced into the space 26 and the toothed piston 18 released in the space 20 is extended to the opposite floating piston 21 and the pinion 11 with the piston rod 2 is rotated 180 ° by introducing the pressure medium into the working space 29 and the piston rod 2 with the two-arm gripper 1 and the tool units are interchangeably inserted into the spindle and magazine storage locations. By applying the pressure to the space 27, the floating piston 21 together with the toothed piston 18 is moved by a value corresponding to the return of the two-arm gripper 1 by 90 ° and after the machining operation the tool unit replacement cycle follows in the sequence described.

Claims

Manipulator of a mechanical hand, in particular for the automatic exchange of tool units between a machining center spindle and a magazine or exchange station, equipped with a working cylinder with a toothed piston for turning and a main spinning cylinder for extending a mechanical hand, characterized in that the toothed piston (18) is engaging a pinion (11) which is rotatably mounted in a bearing housing (13) fixedly received in a bore of the main working cylinder body (22) and provided with a groove hole in which a portion of the main piston rod (2) is slidably mounted the cylindrical part of the piston rod (2) being rotatably mounted in a pair of pistons (5, 6) located outside the bearing housing (13).