CZ2009288A3 - Zásobník nástroju - Google Patents

Abstract

Zásobník nástroju urcený pro individuální nástroje sestává z vozíku (7) ve tvaru U usporádaných v rade vedle sebe na pojezdové dráze (2) a opatrených pevne pripojenými držáky nástroju (10), pricemž vozíky (7) nejsou vzájemne propojené a každý z vozíku (7) je opatren opernými kladkami (8) jejichž prostrednictvím je napojen na hnací mechanismus (16) pro posouvání a polohování vozíku, pricemž segment (11) pojezdové dráhy (2) v míste usporádání manipulátoru (15) je výklopný.

Description

Oblast techniky

Vynález se týká zásobníku nástrojů, umožňujícího zajištění plynulé výměny nástrojů ve dvou navzájem kolmých rovinách, s přímým vytažením nástroje z úložného místa prostřednictvím manipulátoru.

Dosavadní stav techniky

V technologickém procesu obrábění dílců na obráběcích strojích pracujících v automatickém cyklu vzniká potřeba automaticky vyměňovat v průběhu obrábění nástroje a vybavení potřebné pro správnou funkci obráběcího stroje. Pro zajištění plynulosti technologického procesu obrábění jsou pro tento účel ukládány nástroje v zásobnících. Jsou známy různé typy zásobníků nástrojů jejichž konstrukční řešení je závislé na počtu uložených nástrojů. Jedním ze známých řešeni pro vyšší počet nástrojů je uložení nástrojů na ktomu účelu uzpůsobené paletě. Výměna takto uložených nástrojů je prováděna pomocí různých jednoúčelových manipulátorů, popř. speciálních, ktomu určených průmyslových robotů. Nevýhodou tohoto řešení je jeho značná složitost, protože obráběcí pracoviště musí být osazeno dalším složitým mechanizmem pro dopravu nástrojů ze zásobníku do obráběcího stroje. Toto řešení uložení a výměny nástrojů klade rovněž vysoké nároky na seřízení a sladění práce obráběcího stroje s manipulátorem nebo průmyslovým robotem pro dosažení optimalizace technologického procesu obrábění. Neméně podstatnou nevýhodou tohoto způsobu jsou také značné nároky na prostorovou zástavbu. Dalším používaným typem zásobníku pro větší počet nástrojů je řetězový zásobník. Nástroje jsou uloženy prostřednictvím různých typů držáků, popř. nástrojových kazet na nekonečném nosném řetězu. Vlastní výměna nástrojů mezi vřetenem obráběcího stroje a zásobníkem během obráběcího cyklu je prováděna pomocí dalšího přídavného manipulátoru, nebo manipulačního zařízení umístěného např. na portálovém pojezdu. Nevýhodou tohoto řešení je nutnost osazení obráběcího stroje dalším přídavným manipulačním zařízením, což značně zvyšuje složitost · φφφφ Φ· ···♦ ·· «φ • · φ φφφ φφφφ φφ φ φφφφφ φφφφ • · · φφ φ φφφ φφφφ • · φ φφ φφφ φ • · φ φφφφφ φφ φφ

-2celého obráběcího pracoviště a klade vysoké požadavky na celkové seřízeni stroje v souladu s uplatněnou technologií obráběcího procesu. Neméně podstatnou nevýhodou je také náročnost na prostorovou zástavbu takovéhoto obráběcího pracoviště. Pro odstraněni nutnosti používání přídavného manipulátoru a zabezpečení možnosti uplatnění principu přímého předáváni nástroje ze zásobníku nástroje do vřetene stroje, jsou uplatňována řešení řetězových zásobníků jejichž nástrojové držáky mají možnost ustavení do dvou rovin. Změna polohy nástrojového držáku je umožněna jejich uložením na pružných ramenech. Toto uspořádání zvětšuje nepřiměřeně hmotnost vlastního nosného řetězu zásobníku. K odstranění tohoto nedostatku se používají řetězové zásobníky kde každý jednotlivý řetězový článek je opatřen výkyvné uloženým držákem nástrojů ustavitelným do dvou navzájem kolmých rovin, roviny pro odběr nástroje ze zásobníku nástrojů pro provedení požadované pracovní operace a roviny pro opětovné uložení nástroje v zásobníku nástrojů po provedení pracovní operace. Tím se podstatně sníží vlastní hmotnost nosného řetězu, ale neodstraní se společná nevýhoda všech typů řetězových zásobníků kterou je omezená hmotnost uložených nástrojů

Dalším známým řešením je uložení nástrojů pomocí talířového zásobníku nástrojů, sestávajícího z talíře zásobníku nástrojů s vytvořenými nástrojovými lůžky Nástroje jsou v zásobníku uloženy prostřednictvím upínacích pružin a středících destiček, zajišťujících potřebnou tuhost upnuti a správnou polohu držáku nástrojů v talíři. Toto konstrukční řešení uchycení držáku nástrojů v zásobníku však není dostatečně pružné, protože vlivem časté výměny nástrojů dochází k praskání upínacích pružin a při jejich výměně je nutno demontovat celý upínací systém. Nevýhodou těchto řešení jsou také vysoké požadavky na vystředění držáku nástrojů v nástrojovém lůžku talířového zásobníku nástrojů a vymezení a zajištění jeho požadované polohy, zejména z hlediska zabezpečení správné a bezpečné výměny nástroje. Další nevýhodou je také jejich omezená kapacita, která je dána průměrem použitého talíře. Proto se začaly používat dvoupatrové talířové zásobníky. Podstatnou nevýhodou obou řešení je to, že vzhledem ke své konstrukci a způsobu výměny nástrojových jednotek musí být nedílnou součástí pracovního prostoru obráběcího stroje, čímž značné snižují velikost tohoto prostoru a využitelnost pro technologické operace. Současná ·· ···· a« HM ·· * a · « a a a· a a a a a a a a · a aa • · · · · a · a * a aa · a a a aa aaaa aa a aaaaa · · aa

-3řešení zásobníků nástrojů neumí spojit požadavek většího počtu nástrojů s možností uložení velkých a hmotných nástrojů. Nevýhodou je i to, že u instalovaných zásobníků lze jen s velkými obtížemi a za vysokých nákladů zvýšit počet úložných míst.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky stávajících zásobníků nástrojů do značné míry odstraňuje liniový zásobník nástrojů určený pro individuální nástroje a tvořený manipulátorem nástrojů a nekonečnou vodící drahou uspořádanou na rámu zásobníku nástrojů, jehož podstata spočívá v tom, že sestává z vozíků ve tvaru U uspořádaných v řadě vedle sebe na vodící dráze a opatřených pevně připojenými držáky nástrojů, přičemž vozíky nejsou vzájemně propojené a každý z vozíků je opatřen opěrnými kladkami jejichž prostřednictvím je napojen na mechanismus pro posouvání a polohování vozíků, přičemž sklopný segment vodící dráhy v místě uspořádání manipulátoru je otočný do roviny kolmé.

Pro správnou funkci je výhodné, aby sklopný segment vodící dráhy byl spojen. s pákovým mechanismem ovládaným přímočarým motorem a uloženým na rámu zásobníku.

Pro přesnější ustavení vozíků do polohy výměny nástroje je výhodné, aby vodící dráha byla opatřena čelní drážkou ve které je uložena vodící kladka připevněná k nosiči ze strany odvrácené od uložení držáků nástrojů.

Pro zabezpečení plynulého pohybu vozíků nesoucích držáky nástrojů je výhodné, aby vodící dráha byla opatřena boční drážkou ve které je uložena boční vodící kladka uspořádaná na bočnici vozíku ze strany přivrácené k vodicí dráze. Je přirozené, že boční drážka může být vytvořena na obou stranách vodící dráhy, a to buď symetricky nebo asymetricky.

S výhodou lze řešit posuv vozíků po pojezdové dráze tak, že mechanismus pro posouvání a polohování vozíků tvořený motorem, harmonickou převodovkou a hnacím kolem je uchycen na rámu zásobníku nástrojů prostřednictvím konzoly, přičemž hnací kolo je uspořádané v prostoru mezi rámem zásobníku a konzolou.

• ·· · • 9

-4Pro zlepšení funkce posuvu vozíků je výhodné opatřit hnací kolo na obvodu vybráním pro opěrné kladky.

Pro správnou funkci je podstatné i to, že na čelních stranách upínací plochy vozíku jsou vytvořena vybrání a pojezdová dráha v místě nad sklopným segmentem je opatřena výsuvným polohovacím čepem.

Pokrok dosažený konstrukčním řešením liniového zásobníku nástrojů podle vynálezu, oproti dosud používaným konstrukcím, spočívá v tom, že je dosaženo rychlé výměny nástroje i pn jejich vysokém počtu.

Pokrok dosažený konstrukčním řešením řetězového zásobníku nástrojů podle vynálezu oproti dosud používaným konstrukcím spočívá také v tom, že umožňuje osazení těžkými, nadměrnými nebo speciálními nástroji bez vlivu na rychlost výměny nástroje.

Neméně podstatnou výhodou je možnost operativní změny kapacity zásobníku umožněnou modulární stavbou rámu, přičemž tato změna je omezena pouze zástavbovým prostorem určeným pro zásobník. Vlastní zástavbový prostor je velmi adaptibilní a je schopen přizpůsobit se tvaru obráběcího stroje.

Přehled obrázků na výkresech

Zásobník nástrojů podle vynálezu je zobrazen na přiložených výkresech, kde na obr. 1 je znázorněno dispoziční uspořádání zásobníku včetně manipulátoru nástrojů, na obr. 2 je znázorněno uložení vozíku s držákem nástrojů na pojezdové dráze zásobníku, na obr. 3 je znázorněna sklopná část pojezdové dráhy a obr. 4 znázorňuje uspořádání pohonu posuvu vozíků s držáky nástrojů.

Příkladné provedení

Zásobník nástrojů je tvořen jednotlivými vozíky 7 uloženými na pojezdové dráze 2 vytvořené na obvodu rámu 1 zásobníku. Rám 1 je modulární koncepce s neomezenou možností připojováni jednotlivých modulů. Na vozících 7 jsou upevněny držáky nástrojů 10 a v ose držáků nástrojů 10 jsou na upínací ploše vozíku 7 vytvořeny vybráni 9. Ze strany odvrácené od uložení držáků nástrojů 10 • φ ··*· • · · · · · • · · φ · · · · 4 φ φ • · · · · · · 4 4 ···

-5je na vozíku 7 uspořádána vodící kladka 5. Na vnitřní straně bočnic vozíků 7 jsou otočně uchycené boční vodící kladky 6, přičemž na společném čepu s bočními kladkami 6 jsou na vnější straně bočnic vozíků 7 uloženy opěrné kladky 8. Vlastní pojezdová dráha 2 je opatřena čelní drážkou 3 a dvojicí bočních drážek 4 uspořádaných na pojezdové dráze 2 ve dvou navzájem rovnoběžných rovinách. V čelní drážce 3 jsou uloženy vodicí kladky 5 a v bočních drážkách 4 boční vodící kladky 6 vozíků 7. Pohon vozíků 7 je odvozen od hnacího mechanismu 16 tvořeného motorem pohánějícím přes harmonickou převodovku hnací kolo 18 opatřené na obvodu pravidelně uspořádaným profilem do kterého zapadají opěrné kladky 8 vozíků 7. Na rámu 1 zásobníku je hnací mechanismus 16 uchycen pomocí konzoly 17. Vedle hnacího mechanismu 16 je na rámu 1 zásobníku uložen manipulátor 15 nástrojů. V místě uspořádání manipulátoru 15 je pojezdová dráha 2 tvořena sklopným segmentem 11 spojeným s pákovým mechanismem 12 ovládaným přímočarým motorem 13. Nad sklopným segmentem 11 je v pojezdové dráze 2 uspořádán vysouvací polohovací čep 14. V sklopném segmentu 11 je pak uspořádán zajišťovací čep 19. Vlastní rám 1 zásobníku nástrojů je tvořen z jednotlivých navzájem spojených segmentů tak, že obvod rámu 1 vytváří nekonečnou pojezdovou dráhu 2.

Zásobník nástrojů podle vynálezu je plně ovládán řídícím systémem konkrétního obráběcího stroje a jeho funkce je plně podřízena technologickému postupu, přesně určujícímu sled jednotlivých technologických operaci obrábění při výrobě konkrétní součásti.

Vlastní funkce zásobníku nástrojů podle vynálezu spočívá vtom, že vozík 7, osazený příslušným nástrojem podle druhu prováděné technologické operace dané technologickým postupem výroby a uložený v držáku nástroje 1 najede prostřednictvím hnacího mechanismu 16 působícího na opěrné kladky 8 do výměnné polohy. Držák nástrojů 10 se nachází v základní poloze kolmé na osu vřetene obráběcího stroje a v místě kde je pojezdová dráha 2 tvořena sklopným segmentem H Přesnost polohy a bezpečnost zaaretování držáku nástrojů 10 je v základní poloze dosažena prostřednictvím zajišťovacího čepu 19. V místě výměny je sklopný segment 11 prostřednictvím pákového mechanismu 12 pootočen o 90°, do polohy kdy je osa nástroje rovnoběžná s osou vřetene. Tím ·· ··· • φ · · · · · • φ φ · · · · φ · · ·· • · · · · φ ···Φ··· • · · · · · · ··· ··

-6jsou vytvořeny veškeré předpoklady pro provedení správného a přesného uložení nepotřebného, popřípadě odebrání požadovaného nástroje manipulátorem 15. Zajištění sousedních vozíků 7 proti vypadnutí při sklopení sklopného segmentu 11 je realizováno odpruženým polohovacím čepem 14, které hned v první fázi sklápění zapadají do vybrání 9 ve vozíku 7.

Je li výměna nástroje úspěšně provedena, dojde na základě impulsu řídícího systému obráběcího stroje ke zpětnému posunu přímočarého motoru 13 a tím k posunu pákového mechanismu 12. Při postupném posouvání pákového mechanismu 12 dochází ke sklopení sklopného segmentu 11 do základní polohy. Tím je výměna nástroje ukončena.

Průmyslová využitelnost

Zásobník nástrojů podle vynálezu lze prakticky využít u všech obráběcích strojů pracujících v automatickém cyklu a vyžadujících uskutečnění výměny nástrojových jednotek nebo nástrojů mezi vřetenem stroje a zásobníkem systémem přímého napichování ve dvou navzájem kolmých polohách.

Claims (7)

1. Zásobník nástrojů určený pro individuální nástroje a opatřený manipulátorem a s pojezdovou drahou uspořádanou na obvodu rámu zásobníku vyznačující se tím, že sestává z vozíků (7) ve tvaru U uspořádaných v řadě vedle sebe na pojezdové dráze (2) a opatřených pevně připojenými držáky nástrojů (10), přičemž vozíky (7) nejsou vzájemně propojené a každý z vozíků (7) je opatřen opěrnými kladkami (8) jejichž prostřednictvím je napojen na hnací mechanismus (16) pro posouváni a polohování vozíků, přičemž segment (11) pojezdové dráhy (2) v místě uspořádání manipulátoru (15) je výklopný.

2. Zásobník nástrojů podle nároku 1, vyznačující se tím, že výklopný segment (11) vodící dráhy (2) je spojen s pákovým mechanismem (12) ovládaným přímočarým motorem (14) uloženým na rámu (1) zásobníku.

3. Zásobník nástrojů podle nároku 1 nebo 2 vyznačující se tím, že vodící dráha (2) je opatřena čelní drážkou (3) ve které je uložena vodící kladka (5) připevněná k vozíku (7) ze strany odvrácené od uložení držáku nástroje (10).

4. Zásobník nástrojů podle nároku 1 nebo 3 vyznačující se tím, že vodící dráha (2) je opatřena jednou nebo dvěma protilehlými bočními drážkami (4) ve kterých jsou uloženy boční vodící kladky (6) uspořádané na bočnicích vozíku (7) ze strany přivrácené k vodící dráze (2).

5. Liniový zásobník nástrojů podle nároku 1 nebo 3 vyznačující se tím, že hnací mechanismus (16) pro posouvání a polohování vozíků (7), tvořený motorem, harmonickou převodovkou a hnacím kolem (18), je uchycen na rámu (1) zásobníku nástrojů prostřednictvím konzoly (17) tak, že hnací kolo (18) je uspořádané v prostoru mezi rámem (1) zásobníku a konzolou (17).

6. Zásobník nástrojů podle nároku 5 vyznačující se tím, že hnací kolo (18) je na svém obvodu opatřené vybráním pra opěrné kladky (8).

7. Zásobník nástrojů podle kteréhokoliv z nároků 1 až 6 vyznačující se tím, že na čelních stranách upínací plochy vozíků (7) je vytvořeno vybrání (9) a pojezdová dráha (2) v místě nad sklopným segmentem (11) je opatřena výsuvným polohovacím čepem (14).