CZ20062U1 - Automatický zakladač obrobků - Google Patents

Description

Automatický zakladač obrobků

Oblast techniky

Technické řešení se týká automatického zakladače obrobků, určeného zejména pro zakládání polotovarů obrobků a vynášení hotových obrobků do/z CNC řízeného obráběcího stroje, sestá5 vajícího z manipulačního zařízení pro zakládání polotovarů obrobků do obráběcího stroje, ze zařízení pro podávání polotovarů obrobků do pracovního prostoru manipulačního zařízení, a ze zařízení pro vynášení zpracovaných obrobků z pracovního prostoru manipulačního zařízení. Dosavadní stav techniky

Výměna obrobků v obráběcím stroji je v současnosti velmi často řešena nasazením lidské obslu10 hy. Obsluha stroje manuálně zakládá polotovar do stroje a hotový výrobek opět manuálně ze stroje vyjímá. Při takovémto řešení není obsluha během strojního času využita, s čímž je spojena nízká produktivita práce a zvýšení kusových nákladů na výrobek. Další nevýhodou uvedeného řešení jsou pracovní a hygienické podmínky: Pracovník vykonává jednotvárnou manipulační činnost s Často těžkými polotovary a obrobky; navíc zde může docházet k nežádoucímu kontaktu i s pokožky s řeznými kapalinami, případně ke vdechování jejich aerosolů.

Ze zveřejněné evropské patentové přihlášky EP 1960155 Al je znám CNC obráběcí stroj, zejména CNC soustruh, s horizontálně orientovaným hlavním vřetenem. Tento obráběcí stroj je vybaven prvním manipulačním zařízením pro upínání a předávání polotovarů do sklíčidla hlavního vřetena a k odebírání hotových obrobků, které je zapojeno do CNC řídicího systému a dále hori20 zontálním, rovnoběžně k hlavnímu vřetenu orientovaným lineárním motoricky poháněným dopravníkem, který je umístěn mimo pracovní prostor obráběcího stroje. Na dopravníku je umístěno podélně posuvné, motoricky poháněné druhé manipulační zařízení s greiferem, který polotovary postupně odebírá ze zásobníku, například dalšího lineárního dopravníku, a dopravuje je a předávaje do a/nebo odebírá je z pracovního prostoru prvního manipulačního zařízení. V zásob25 niku jsou za účelem transportu a třídění podávaných polotovarů a za účelem jejich orientace pro předávací pozici do greiferu druhého manipulačního zařízení zařazeny vzájemně různoběžně a do určitě míry podélně posuvné přítlačné prvky, pomocí kterých je možno vsadit předmětný polotovar do předávací pozice. I další polotovary v řadě je pak možné transportovat.

Nevýhoda tohoto řešení spočívá v tom, že obrobek je do obráběcího stroje zakládán pomocí dvou různých manipulačních zařízení, mezi nimiž je třeba polotovar obrobku i hotový obrobek předávat, přičemž jsou polotovary přiváděny z dalšího transportního zařízení. S tím je spojena značná složitost procesu zakládání - polotovar je při své cestě ze zásobníku do obráběcího stroje každým manipulačním zařízením nejprve uchopen a pak uvolněn. Každá uchopovací operace vyžaduje drahá a složitá chapadla, navíc se s každým uchopením podstatně zvyšují nároky na programo35 vání CNC řízení výrobního procesu. Další nevýhodou je malá kapacita jediného zásobníku. Jeden zásobník také neumožňuje paralelní zpracování více druhů polotovarů. Navíc není řešen spolehlivý systém pro vynášení zpracovaných obrobků z pracovního prostoru manipulačního zařízení.

Cílem technického řešení je eliminace výše popsaných nevýhod.

Podstata technického řešení

Uvedeného cíle je dosaženo automatickým podavačem obrobků, který je určený zejména pro zakládání polotovarů obrobků a vynášení hotových obrobků do/z CNC řízeného obráběcího stroje. Automatický podavač obrobků sestává z manipulačního zařízení pro zakládání polotovarů obrobků do obráběcího stroje, ze zařízení pro podávání polotovarů obrobků do pracovního pro45 storu manipulačního zařízení a ze zařízení pro vynášení zpracovaných obrobků z pracovního prostoru manipulačního zařízení. Manipulační zařízení dále sestává z nejméně jednoho ve směru osy Y orientovaného horizontálního lineárního vodícího elementu. Ve výhodném provedení

-1 CZ ZWbZ UI technického řešení sestává manipulační zařízení ze dvou nad sebou umístěných horizontálních lineárních vodicích elementů, přičemž v horním lineárním vodicím elementu je integrován pohon, spodní lineární element má především nosnou funkci, Na horizontálních lineárních vodicích elementech je posuvně uložen a elektro-motoricky poháněn vertikální kompaktní lineární vodicí element orientovaný ve směru osy Z, na němž je posuvně uloženo rameno s uchopovačem. Lineární vodicí element je například vodicí rolna s vodicí drážkou, lineární polohovací jednotka, lineární vedení s oběžnými kuličkami nebo pohybový šroub, Uchopovač je schopný uchopit polotovary obrobků a hotové obrobky, přičemž pracovní prostor manipulačního zařízení bezprostředně zasahuje do pracovního prostoru obráběcího stroje. Pracovní prostor manipulačního zaří10 zení znamená všechny body v prostoru, ve kterém je zařízení schopno efektivně manipulovat s polotovarem obrobku nebo s hotovým obrobkem.

Ve výhodném provedení technického řešení sestává zařízení pro podávání polotovarů obrobků do pracovního prostoru manipulačního zařízení z nejméně jednoho motoricky poháněného dopravního pásu, který je orientován ve směru osy X. Délka dopravního pásu je větší než délka dvou polotovarů obrobků. Zařízení pro podávání polotovarů obrobků tak slouží zároveň jako zásobník pro nejméně dva polotovary obrobků.

Za účelem prodloužení bezobsluzného času sestává zařízení pro podávání polotovarů obrobků do pracovního prostoru manipulačního zařízení z tří rovnoběžně orientovaných dopravních pásů, které jsou umístěny v jedné horizontální rovině.

Pro umožnění předávání polotovarů obrobků existuje mezi pracovními prostory manipulačního zařízení a zařízení pro podávání polotovarů obrobků průnik. Pracovní prostor zařízení pro podávání polotovarů obrobků znamená opět všechny body v prostoru, ve kterém je zařízení schopno efektivně manipulovat s polotovarem obrobkem.

V jiném výhodném provedení je uchopovač na rameni posuvně uložen a motoricky poháněn ve směru osy X. Tato modifikace umožňuje zakládání polotovarů do sklíčidla soustruhu, případně mezi hroty.

Otáčení obrobku v pracovním prostoru obráběcího stroje, zejména frézovacího centra, je možné realizovat tak, že uchopovač je na rameni otočně uložen s vertikální osou otáčení a motoricky poháněn, přičemž rozsah otáčení činí minimálně 90°.

Uchopovač je proveden jako mechanické úchopné zařízení s čelistmi a/nebo jako vakuový manipulátor.

Pohyb uchopovače manipulačního zařízení a pohonů dopravních pásů je ovládán CNC řídicím systémem. Komunikace mezi CNC řídicím systémem a řízenými jednotkami je provedena pomocí binárních vstupů a výstupů, které jsou propojené datovými kabely. CNC řídicí systém je ve výhodné variantě technického řešení přizpůsoben pro samoučicí programování.

Popsané technické řešení vykazuje tyto nejdůležitější výhody:

- Zásobníky na polotovaiy obrobků jsou provedeny paralelně vedle sebe, z čehož vyplývá jejich velká celková kapacita. Dále je v sestavě zařazeno zařízení pro vynášení zpracovaných obrobků z pracovního prostoru manipulačního zařízení. Technické řešení tedy umožní podstatně pro40 dloužit dobu automatického provozu obráběcího stroje a zvýšit jeho produktivitu.

- Díky zapojení manipulačního zařízení do CNC řídicího systému je čas seřízení pracoviště na jinou práci a odladění zařízení velmi krátký. Je možné zadat do série několik různých prací v automatickém cyklu. Zařízení díky tomu klade malé nároky na odbornost obsluhy. CNC řídicí systém také umožňuje vzdálenou kontrolu přerušení automatického cyklu stroje.

- Univerzální použitelnost pro CNC frézovací centra, CNC soustruhy i další obráběcí stroje.

- Automatický zakladač obrobků má vysokou spolehlivost.

- Celkové rozměry zařízení jsou relativně malé.

- Vysoká přesnost v polohování obrobku.

-2LZ. AUUUA Ul

Přehled obrázků na výkresech

Automatický zakladač obrobků podle technického řešení bude blíže popsán na příkladu konkrétního provedení, zobrazeného na výkresech, na kterých:

Obr. 1 zobrazuje axonometrický pohled na automatický zakladač obrobků včetně obráběcího stroje zepředu.

Obr. 2 zobrazuje axonometrický pohled na automatický zakladač obrobků včetně obráběcího stroje zezadu.

Obr. 3 zobrazuje axonometrický detailní pohled z nadhledu na rameno manipulačního zařízení s polotovarem obrobku v uchopovací.

io Obr, 4 zobrazuje axonometrický detailní pohled z podhledu na rameno manipulačního zařízení s polotovarem obrobku v uchopovací.

Příklad provedeni technického řešení

Prvním příkladem je automatický zakladač obrobků sestávající z manipulačního zařízení 2 pro zakládání polotovarů obrobků 5 přímo do pracovního prostoru obráběcího stroje I i vyjímání hotových obrobků z pracovního prostoru obráběcího stroje I, dále ze zařízení 3 pro podávání polotovarů obrobků 5 do pracovního prostoru manipulačního zařízení 2 a ze zařízení 4 pro vynášení zpracovaných obrobků z pracovního prostoru manipulačního zařízení 2.

Obráběcí stroj 1 je CNC frézovací centrum. Polotovary obrobků 5 jsou u příkladného provedení technického řešení zpravidla šestistěny, nejčastěji ve tvaru hranolu, jejich hmotnost je maxi20 málně 15 kg a velikost Činí maximálně 300 mm x 300 mm χ 300 mm.

Manipulační zařízení zakládá polotovary obrobků 5 přímo do pracovního prostoru obráběcího stroje I a hotové obrobky z pracovního prostoru obráběcího stroje i zároveň vyjímá.

Je tvořeno rámovou konstrukcí 2.1, na které jsou připevněny nad sebou dolní horizontální lineární vodicí element 2,5 a horní horizontální lineární vodicí element 2.6, které jsou oba orientovány ve směru osy X. Horizontálně orientovaná osa Y má směr přísuvu polotovarů obrobků 5 k obráběcímu stroji i. Na těchto lineárních vodicích elementech 2,5, 2.6 je umístěn další vertikální lineární vodicí element 2.2, který je posuvně uložený ve směru osy Y a motoricky poháněný. Pohon pohybu vertikálního lineárního vodícího elementu 2.2 je integrován v horním lineárním vodicím elementu 2.6. Rozsah pojezdu ve směru osy Y je 2500 mm, rychlost pojezdu ve směru osy Y je 1000 mm/s a přesnost polohování ve směru osy Y činí ±0,1 mm. Přívod elektrické energie pro pohony je zabezpečen pomocí energetického řetězu 2.7, který chrání elektrická vedení před mechanickým poškozením, například třískami. Na vertikálním lineárním vodicím elementu

2.2 je ve směru vertikální osy Z posuvně uloženo rameno 2.3, které je motoricky poháněné. Rozsah pojezdu ramene 2.3 ve směru osy Z je 1500 mm, lychlost pojezdu ve směru osy Z je

500 mm/s a přesnost polohování ve směru osy Z činí ±0,1 mm. Na rameni 2.3 je připevněn snadno vyměnitelný uchopovaě 2.4. Jde o úchopné zařízení, které je schopné sevřením, případně pneumatickým podtlakem uchopit a zase uvolnit jak polotovar obrobku 5 pro založení do obráběcího stroje tak hotový obrobek. Uchopovač 2.4 je vždy přizpůsoben tvaru, velikosti a hmotnosti polotovarů obrobků 5. Díky ramenu 23, které je protaženo ve směru osy Y, je umožněn lepší přístup pro uchopovaě 2,4 s polotovarem obrobku 5 do pracovního prostoru obráběcího stroje i. Polohu uchopovače 2,4 na rameni 2.3 je možné měnit díky lineárnímu pohonu 2.13, který přesunuje uchopovací hlavu po lineárním vedení 2.12. Dále může uchopovač 2.4 vykonávat rotační pohyb o 90° z důvodu přepínání obrobků v hydraulickém svěráku CNC obráběcího stroje

i. Tento pohyb je realizován pneumatickým přímočarým válcem 2.15. Hlava uchopovače 2.4 je uložena otočně na kuželíkovém ložisku 2.14,

Pracovní prostor manipulačního zařízení 2 je pro zvýšení bezpečnosti obsluhy z přední strany chráněn mříží 2.8, ze zadní strany průhledným krytem 2.9. Na snadno přístupném místě mimo mříž je umístěn informační a ovládací panel 2.10 automatického zakladače obrobků, kterým se

-3CZ 20062 U1 ovládá CNC řízení celého zařízení. Manipulační zařízení 2 je zapojeno do CNC řízení, které je umístěno v rozvodné a řídicí skříni 2.11.

Zařízení 3 pro podávání polotovarů obrobků 5 do pracovního prostoru manipulačního zařízení 2 sestává ze tří paralelních dopravních pásů 3.1 orientovaných ve směru osy X, tedy kolmo na pra5 covní rovinu dvouosého manipulačního zařízení 2, přičemž existuje alespoň částečný průnik mezi pracovním prostorem dopravních pásů 3.1 a manipulačním zařízením 2. Každý dopravní pás 3.1 je nezávisle poháněn elektrickým pohonem 3.2, jehož řízení je stejně jako manipulační zařízení 2 zapojeno do CNC řízení. Délka dopravních pásů 3.1 závisí na velikosti a počtu polotovarů obrobků 5 v jedné zásobní dávce. Jednotlivé dopravní pásy 3.1 jsou od sebe odděleny přelo pážkami 33, ve kterých mohou být umístěny indikátory přítomnosti polotovaru obrobků 5 na dopravním pásu 3.1, které jsou výhodně provedeny jako světelné závory 3 .4.

Zařízení 4 pro vynášení zpracovaných obrobků z pracovního prostoru manipulačního zařízení 2 sestává z jednoho elektrickým pohonem 4,2 poháněného dopravního pásu 4.1, na který pokládá manipulační zařízení 2 hotové obrobky. Dopravní pás 4.1 pak vynese tyto hotové obrobky napří15 klad do přistavené bedny nebo přepravky. Protože dopravní pás zde neplní funkci zásobníku, jeho délka je kratší než u dopravních pásů 3.1 ze zařízení 3 pro podávání polotovarů obrobků 5 do pracovního prostoru manipulačního zařízení 2.

V druhém příkladu je obráběcím strojem I CNC soustruh. Polotovary obrobků 5 jsou válcovitého tvaru. Aby bylo umožněno zakládání polotovaru obrobků 5 do sklíčidla CNC soustruhu orien20 tovaného ve směru osy Y, je manipulační zařízení 2 vybaveno třetí osou pro posuvný pohyb ve směru osy X. Rozsah pohybu ve směru osy X činí 200 mm.

Průmyslová využitelnost

Automatický zakladač obrobků podle technického řešení je využitelný zejména jako zařízení pro podávání, nakládání, seřizování, obracení, upínání nebo odebírání obrobků, určené zejména pro automatické nebo poloautomatické obráběcí stroje.

Claims (8)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Automatický podavač obrobků, určený zejména pro zakládání polotovarů obrobků (5) a vynášení hotových obrobků do/z CNC řízeného obráběcího stroje (1), sestávající z manipulačního zařízení (2) pro zakládání polotovarů obrobků (5) do obráběcího stroje (1), ze zařízení (3)

   30 pro podávání polotovarů obrobků (5) do pracovního prostoru manipulačního zařízení (2) a ze zařízení (4) pro vynášení zpracovaných obrobků z pracovního prostoru manipulačního zařízení (2) , vyznačující se tím, že manipulační zařízení (2) sestává z nejméně jednoho horizontálního ve směru osy (Y) orientovaného lineárního vodícího elementu (2.6), na kterém je posuvně uložen a motoricky poháněn vertikální lineární vodicí element (2.2) orientovaný ve

   35 směru osy (Z), na němž je posuvně uloženo rameno (23) s uchopovačem (2.4), který je schopný uchopit polotovary obrobků (5) a hotové obrobky, přičemž pracovní prostor manipulačního zařízení (2) bezprostředně zasahuje do pracovního prostoru obráběcího stroje (1).
2. 2. Automatický podavač obrobků podle nároku 1, vyznačující se tím, že zařízení (3) pro podávání polotovarů obrobků (5) do pracovního prostoru manipulačního zařízení (2)

   40 sestává z nejméně jednoho motoricky poháněného opravního pásu (3.1), který je orientován ve směru osy (Y), přičemž délka dopravního pásu (3.1) je větší než délka dvou polotovarů obrobků (5).

   -4CZ 20062 Ul
3. 3. Automatický podavač obrobků podle nároku 2, vyznačující se tím, že zařízení (3) pro podávání polotovarů obrobků (5) do pracovního prostoru manipulačního zařízení (2) sestává z tří rovnoběžně orientovaných dopravních pásů, které jsou umístěny v jedné horizontální rovině.
4. 5 4. Automatický podavač obrobků podle nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že manipulační zařízení (2) a zařízení (3) pro podávání polotovarů obrobků (5) mají alespoň částečně společný pracovní prostor.

   5. Automatický podavač obrobků podle nároků l až4, vyznačující se tím, že zařízení (4) pro vynášení zpracovaných obrobků z pracovního prostoru manipulačního zařízení ío (2) sestává z motoricky poháněného dopravního pásu (4.1), který je orientován rovnoběžně s dopravním pásem (3.1) zařízení (3) pro podávání polotovarů obrobků (5), přičemž manipulační zařízení (2) a zařízení (4) pro vynášení zpracovaných obrobků mají alespoň částečně společný pracovní prostor.
5. 6. Automatický podavač obrobků podle nároků laž5, vyznačující se tím, že

   15 uchopovač (2.4) je na rameni (2.3) posuvně uložen a motoricky poháněn ve směru osy (X).
6. 7. Automatický podavač obrobků podle nároků laž6, vyznačující se tím, že uchopovač (2.4) je na rameni (2.3) otočně uložen s vertikální osou otáčení a motoricky poháněn, přičemž rozsah otáčení činí minimálně 90°.
7. 8. Automatický podavač obrobků podle nároků laž7, vyznačující se tím, že

   20 uchopovač (2.4) je proveden jako mechanické úchopné zařízení s čelistmi a/nebo jako vakuový manipulátor.
8. 9. Automatický podavač obrobků podle nároků laž8, vyznačující se tím, že pohyb uchopovaČe (2.4) manipulačního zařízení (2) a pohonů (3.2, 4.2) dopravních pásů (3.1, 4.1) je ovládán CNC řídicím systémem.