CZ278074B6

CZ278074B6 - Manipulator for automatic exchange of workpiece pallets on machining centers

Info

Publication number: CZ278074B6
Application number: CS886081A
Authority: CZ
Inventors: Lubomir Ing Kesl; Jan Ing Brychta
Original assignee: Z Presneho Strojirenstvi Zlin
Priority date: 1988-09-12
Filing date: 1988-09-12
Publication date: 1993-08-11
Also published as: CZ608188A3

Abstract

The manipulator consists of a box (1) connected to the frame (2) in which there are hydraulic cylinders (11, 14, 15, 16, 19). In the middle part of the box (1) there is a column (3) which carries the turn plate (4) the upper side of which is equipped with pulleys (5,6) and an end stop piece (8). In the side part of the turn plate (4) there are two sliding safety pins (9) with springs (10). The replacement of palettes (7) is controlled by mutual action of hydraulic parts located in the box (1) outside the turn plate (4).<IMAGE>

Description

Vynález se týká manipulátoru pro automatickou výměnu obrobkových palet u obráběcích center.The present invention relates to a manipulator for automatically changing workpiece pallets at machining centers.

Dosud známé manipulátory pro automatickou výměnu obrobkových palet u obráběcích center mají různé způsoby řešení.The known manipulators for automatic workpiece pallet replacement at machining centers have different solutions.

U jednodušších strojů je otočný stůl konstruován tak, že na otočném stole jsou protilehle proti sobě ustaveny dvě upínací desky, Na upínací desce, situované přímo v pracovním prostoru stroje, je ustaven polotovar, na němž probíhají pracovní operace. Na druhou upínací desku obsluha, stroje ustaví do příslušné polohy polotovar určený k obrábění. Po ukončení pracovního cyklu se otočný stůl otočí o 180°, nový polotovar je ustaven v pracovním prostoru stroje a opět začne pracovní cyklus. Mezi tím obsluha stroje vymění na druhé upínací desce obrobek za nový polotovar a upínací deska s polotovarem je opět připravena k výměně. Dalším řešením výměny obrobkových palet jsou stacionární manipulátory. Na otočném stole je ustavena pouze jedna obrobková paleta s polotovarem, na němž probíhají pracovní operace. Manipulátor je opatřen dvěmi vodícími dráhami, z nichž na jedné je ustavena paleta s novým polotovarem, a druhá vodicí dráha je volná, na tuto dráhu se přesune paleta s obrobkem z otočného stolu stroje. Palety jsou unášeny řetězem s čepem, jež zapadá do zámku na paletě. Nevýhodou tohoto řešení je zanášení hnacích řetězů třískami a jinými nečistotami z obrobků, a tím může dojít ke ztížení provozu manipulátoru, jsou zvýšené náklady na údržbu manipulátoru. Další řešení výměny obrobkových palet je otočný manipulátor. Kruhová točnice manipulátoru je středovou koncovou narážkou rozdělena na dvě shodné poloviny. V polovině točnice, odvrácené od pracovního prostoru stroje, je ustavena paleta s polotovarem. Na volnou polovinu .točnice, přivrácené ke stroji, se přesune z otočného stolu obrobková paleta s hotovým obrobkem. Točnice manipulátoru se otočí o 180° a vyměňovaná paleta s polotovarem se přesune z točnice na otočný stůl stroje. Otočné manipulátory mají hydraulické válce pro posuv palety umístěny přímo na točnici ze spodní strany. K posuvu palety se používají dva hydraulické válce. Vzhledem k umístění těchto pohonných jednotek je rotační přívod kapaliny příliš složitý a nepříznivě ovlivňuje výrobní náklady a náklady na údržbu.In simpler machines, the turntable is designed in such a way that two clamping plates are placed opposite one another on the turntable. On the clamping plate situated directly in the working space of the machine, a workpiece blank is arranged on which work operations take place. On the second clamping plate, the operator aligns the workpiece to the appropriate position. After the end of the working cycle, the rotary table is rotated 180 °, the new workpiece is set up in the machine working space and the working cycle starts again. In the meantime, the machine operator replaces the workpiece on the second clamping plate with a new workpiece and the clamping plate with the workpiece is ready for replacement again. Stationary manipulators are another solution for the replacement of work pallets. There is only one workpiece pallet on the rotary table with the workpiece blank. The manipulator is provided with two guide paths, one of which is a pallet with a new workpiece, and the other guide path is free, to which the pallet with the workpiece is moved from the rotary table of the machine. The pallets are carried by a chain with a pin that fits into the lock on the pallet. The disadvantage of this solution is the clogging of the drive chains with chips and other impurities from the workpieces, and thus the handling of the manipulator can be complicated and the maintenance of the manipulator is increased. Another solution for changing workpiece pallets is the rotary manipulator. The circular fifth wheel of the manipulator is divided into two identical halves by the central end stop. In the middle of the fifth wheel, facing away from the machine's working space, a pallet with a blank is established. The workpiece pallet with the finished workpiece is moved from the turntable to the free half of the turntable facing the machine. The manipulator fifth wheel is rotated 180 ° and the exchanged workpiece pallet is moved from the fifth wheel to the machine turntable. The rotary manipulators have hydraulic cylinders for feeding the pallet placed directly on the fifth wheel from the underside. Two hydraulic cylinders are used to feed the pallet. Due to the location of these power units, the rotating fluid supply is too complex and adversely affects production and maintenance costs.

Uvedené nedostatky odstraňuje zařízení podle vynálezu, jehož podstatou je, že ve skříni, připevněné k rámu stroje jsou umístěny unášecí válec, pomocný válec, aretační válec, otočný válec, pojistný válec a ve střední části skříně je sloup, jež nese točnici. Na točnici je ze spodní strany vytvořeno zahloubení. Na své vrchní straně je točnice v dosedací ploše opatřena vestavěnými radiálními kladkami a axiálními kladkami a ve středové části koncovou narážkou. Ve dvou otvorech situovaných protilehle proti sobě v krajních částech točnice jsou suvně uloženy dva pojistné čepy s nákružky a čep. jsou opatřeny pružinami. Ve skříni v její horní části je na kloubu připevněném k boční stěně skříně a na pomocném kloubu horizontálně uložen unášecí válec s unášecí pístnicí, jež je opatřena na svém konci unášečem a je zajištěna zajišůovací tyčí. Pomocný kloub tvoří hlavici pomocné pístnice svisle orientovaného pomocného válce, uchyceného na své spodní části otočným kloubem na dně skříně. V části skříně přivrácené k pracovnímu prostoru stroje je svisle umístěn pojistný válec s pojistnou pístnicí opatřenou kroužkem.The above-mentioned drawbacks are eliminated by the device according to the invention, which is based on the fact that in the housing attached to the machine frame there is a driving roller, auxiliary roller, arresting roller, swivel roller, safety roller and a column supporting the fifth wheel. A recess is formed from the underside of the fifth wheel. On its upper side the fifth wheel in the bearing surface is equipped with built-in radial pulleys and axial pulleys and in the central part with an end stop. In the two holes situated opposite each other in the extreme parts of the fifth wheel are slidingly mounted two safety pins with collars and pin. are fitted with springs. In the upper part of the housing, on the joint fixed to the side wall of the housing and on the auxiliary joint, a driving cylinder with a driving piston rod is provided, which is provided at its end with a carrier and secured by a locking rod. The auxiliary joint forms the auxiliary piston rod head of a vertically oriented auxiliary cylinder, attached to its lower part by a pivot joint at the bottom of the housing. In the part of the casing facing the working space of the machine there is vertically placed safety cylinder with safety piston rod equipped with a ring.

Na horní polovině sloupu je svisle připevněn aretační válec s aretační pístnicí. K unášecímu válci je tečně orientován horizontálně uložený otočný válec s ozubeným pístem, jež zasahuje přes výřez ve sloupu do ozubeného kola, jež je neotočně nasazeno na otočnou hřídel svisle uloženou ve středovém otvoru sloupu a pevně spojenou s točnicí.A locking cylinder with a locking piston rod is vertically mounted on the upper half of the column. A horizontally mounted toothed piston rotating cylinder extends tangentially toward the driving roller and extends through a column cut-out into a gear that is rotatably mounted on a rotating shaft vertically mounted in the central hole of the column and rigidly connected to the fifth wheel.

Pokrok dosažený manipulátorem pro automatickou výměnu obrobkových palet u obráběcího centra spočívá v tom, že točnice manipulátoru přímo neobsahuje hydraulické zařízení pro posuv palety. Tento hydraulický pohonný systém je uložen v prostoru skříně pod točnicí a odpadá tak složitý rotační hydraulický rozvod. Skříň manipulátoru je uchycena přímo na základně stroje. Tím je podstatně snížena jeho plošná zástavba. Manipulátor podle vynálezu při výměně palety využívá zvednutí otočného stolu pro nasunutí palety na zařízení k jejímu posuvu. Jednoduchým doplněním stavebnicového řešení manipulátoru o další hydraulický válec pro opačně orientovaný posuv palety lze doplnit obráběcí centrum zásobníkem palet.The advancement achieved by the manipulator for automatic change of workpiece pallets at the machining center is that the manipulator fifth wheel does not directly include a hydraulic pallet feed device. This hydraulic drive system is located in the housing under the fifth wheel coupling, eliminating the complex rotary hydraulic distribution. The manipulator box is mounted directly on the machine base. This significantly reduces its surface area. The manipulator according to the invention, when changing the pallet, utilizes the lifting of the turntable to slide the pallet onto the device for feeding it. By simply completing the modular manipulator solution with another hydraulic cylinder for counter-oriented pallet feed, the machining center can be supplemented with a pallet magazine.

Příkladné provedení manipulátoru pro automatickou výměnu obrobkových palet je znázorněno na připojeném výkrese, kde na obr. 1 je manipulátor v podélném řezu, na obr. 2 je půdorys manipulátoru a na obr. 3 je detail zajištění palety.An exemplary embodiment of a manipulator for automatic replacement of work pallets is shown in the accompanying drawing, in which Fig. 1 is a longitudinal section of the manipulator, Fig. 2 is a plan view of the manipulator, and Fig. 3 is a detail of the pallet securing.

Ve skříni 1, jež je připevněna k rámu 2 stroje je umístěn v její středové části sloup 2 nesoucí točnici £. Na točnici 4 je na její spodní straně vytvořeno zahloubení 41 a na její vrchní straně v dosedací ploše je opatřena vestavěnými radiálními' kladkami 5 a axiálními kladkami 6,. Ve střední části točnice 4 je připevněna koncová narážka 8. .V krajních částech točnice £ jsou protilehle proti sobě vytvořeny dva průchozí otvory, v nichž jsou suvně uloženy dva pojistné čepy 9 opatřené pružinami 10, které mají na spodní straně vytvořeny nákružky 91. U přivrácené strany k pracovnímu prostoru stroje je ze spodní strany točnice 4 pod čepem 9 umístěn pojistný válec 19 s pojistnou pístnicí 191 opatřenou kroužkem 192. Ve skříni 1 v její horní části je horizontálně uložen na kloubu 12, jež je připevněn k odvrácené boční stěně skříně 1, a na pomocném kloubu 142 unášecí válec 11 a unášecí pístnicí 111, jež je opatřena na konci výsuvné části unášečem 112. Souběžně s ní je uložena zajišťovací tyč 13. Pomocný kloub 142 tvoří hlavici pomocné pístnice 141 svisle orientovaného pomocného válce 14 uchyceného na své spodní části otočným kloubem 143 na dně skříně 1 v prostoru přivráceném k pracovnímu prostoru stroje. Na horní části sloupu 2 je připevněn svisle orientovaný aretační válec 15 a aretační pístnicí 151, zasahující do zahloubení 41 točnice 4. Ve spodní části skříně 1 je tečně k unášecímu válci 11 horizontálně umístěn na sloupu 2 otočný válec 16 s ozubenou pístnicí 161 tak, že , , ozubená pístnice 161 zasahuje přes výřez ve sloupu 2 ďo ozubeného kola 17. Ozubené kolo 17 je neotočně nasazeno na otočnou hřídel 171, která je pevně spojena s točnicí 4. Hřídel 171 s ozubeným kolem 17 je svisle uložena ve vytvořeném středovém otvoru ve sloupu 2 opatřeném výřezem pro ozubenou pístnicí 161. V pracovním prostoru stroje je umístěn otočný stůl .18. V boční části obrobkové palety 2 je vytvořen zámek 71.In the housing 1, which is attached to the machine frame 2, a column 2 supporting a fifth wheel 5 is arranged in its central part. A recess 41 is formed on the turntable 4 on its underside and is provided with built-in radial rollers 5 and axial rollers 6 on its top side in the bearing surface. In the central part of the fifth wheel 4, an end stop 8 is attached. In the outer parts of the fifth wheel 4, two through holes are formed opposite each other, in which two retaining pins 9 with sliding springs 10 are provided. From the side to the working space of the machine from the underside of the fifth wheel 4 under the pin 9 is located a safety cylinder 19 with a safety piston rod 191 provided with a ring 192. In the upper housing 1 is horizontally mounted on a hinge 12 which is attached to the opposite side wall and on the auxiliary joint 142 a driving cylinder 11 and a driving piston 111 which is provided with a carrier 112 at the end of the withdrawable part. A locking rod 13 is arranged in parallel thereto. The auxiliary joint 142 forms the head of the auxiliary piston rod 141. a pivot joint 143 at the bottom of the housing 1 in the pro the machine facing the machine's working space. A vertically oriented detent cylinder 15 and a detent rod 151 extending into the recess 41 of the fifth wheel 4 are attached to the upper part of the column 2. In the lower part of the housing 1, a rotary cylinder 16 with a toothed piston rod 161 is positioned horizontally on the column 2. The toothed piston rod 161 extends over the slot in the column 2 of the gearwheel 17. The gearwheel 17 is non-rotatably mounted on a rotary shaft 171 which is rigidly connected to the fifth wheel 4. The shaft 171 with the gearwheel 17 is vertically mounted in the formed central hole in the column. 2 is provided with a slot for a rack piston rod 161. A rotary table 18 is arranged in the working space of the machine. A lock 71 is formed in the side portion of the work pallet 2.

Na otočném stole 18 je umístěna obrobková paleta 7. Po signálu řídicího systému k výměně palety 7 se vysune z unášecího válce 11 unášecí pístnice 111 s unášečem 112 tak, že unášeč 112 se ustaví nad zámkem 71 palety 7. Nadzvednutím otočného stolu .18 a je připravena k výměně. Unášení pístnice 111 a paleta 7 se přesouvá na točnici 4, na níž radiální kladky 5 a axiální kladky 6. umožňují pohyb palety 7. Poloha palety 7 na točnici 4, je po ukončení posuvu dána koncovou narážkou 8 a paleta 7 je zajištěna proti pohybu čepem 9, který je odpružen pružinou 10. Na druhé polovině točnice 4 je umístěna druhá paleta 7 určená k výměně a je zajištěna proti pohybu druhým čepem 9 s pružinou 10. Kyvným pohybem pomocné pístnice 141 pomocného válce 14 na unášecí válec 11 a jeho následným spuštěním je unášeč 112 vysunut ze zámku 71. Dále je vysunuta aretační pístnice 151 aretačního válce 15 se zahloubením 41 točnice 4a pomocí ozubené, pístnice 161 válce 16 a ozubeného kola 17 s hřídelí 171 se točnice £ otočí o 180’. Aretační pístnice 151 se opět zasune do zahloubení 41 a točnice 4 je tím opět zajištěna proti pohybu. Kyvným pohybem pomocné pístnice 141 se válec 11 nadzvedne a unášeč 112 se tím zasune do zámku 71 palety ]_. Pojistná pístnice 191 pojistného válce 19 odjistí čep 9. a unášecí pístnice 111 unášecího válce 11 vysune paletu 7 na otočný stůl 18. Spuštěním otočného stolu 18 dojde k vysunutí unášeče 112 se zámku 71 a unášecí pístnice 111 se vrátí do výchozí polohy.A workpiece pallet 7 is placed on the turntable 18. After the control system signals to change the pallet 7, the pickup piston 111 with the carrier 112 is moved out of the pickup roller 11 so that the carrier 112 is positioned above the lock 71 of the pallet 7. ready for replacement. The drive of the piston rod 111 and the pallet 7 are moved to a fifth wheel 4, on which the radial rollers 5 and axial pulleys 6 allow the pallet 7 to move. The position of the pallet 7 on the fifth wheel 4 is determined by the end stop 8 after the displacement. 9, which is spring-loaded 10. On the second half of the fifth wheel 4, there is a second pallet 7 to be replaced and secured against movement by the second pin 9 with the spring 10. Swiveling the auxiliary piston rod 141 of the auxiliary cylinder 14 onto the driving roller 11 furthermore, the arresting piston 151 of the arresting cylinder 15 with the recess 41 of the fifth wheel 4a is pulled out by means of the toothed, piston rod 161 of the cylinder 16 and the gear 17 with the shaft 171 rotates the fifth wheel o 180 '. The arresting piston 151 is again inserted into the recess 41 and the fifth wheel 4 is again secured against movement. By swinging the auxiliary piston rod 141, the cylinder 11 is lifted and the carrier 112 is thereby inserted into the pallet lock 71. The locking piston 191 of the safety cylinder 19 unlocks the pin 9. and the driving piston 111 of the driving roller 11 ejects the pallet 7 onto the turntable 18. Lowering the turntable 18 causes the carrier 112 to be ejected from the lock 71 and the carrier piston 111 returns to its starting position.

Claims

PATENT CLAIMS

1; Manipulator for automatic workpiece pallet replacement at machining centers, consisting of a fifth wheel housing, a withdrawable and rotating device and locking elements, characterized in that in the housing (1) attached to the frame (2) there is a driving roller (11), an auxiliary roller ( 14), the arresting roller (15), the rotating roller (16), the locking roller (19) and in the middle part of the housing (1) there is a column (3) carrying a fifth wheel (4) on which a recess (41) is formed ) and which is fitted with built-in radial pulleys (5) and axial pulleys (6) in the bearing surface and an end stop (8) in the central part, with two sliding openings opposite each other in the extreme parts of the fifth wheel (4) two retaining pins (9) with collars (91) provided with springs (10) are mounted.

Device according to claim 1, characterized in that in the housing (1), in its upper part, it is supported horizontally on a hinge (12) attached to the side wall of the housing (1) and on the auxiliary hinge (142). with a piston rod (111) provided with a gripper (112) and a locking rod (13) at its end, the auxiliary joint (142) forming the head of the auxiliary piston rod (141) of the vertically oriented auxiliary cylinder (14) mounted on its lower part a hinge (143) on the bottom of the housing (1) and in the part of the housing (1) facing the machine working space is vertically positioned a safety cylinder (19) with a safety piston rod (191) fitted with a ring (192); a locking cylinder (15) with a locking piston rod (151) is mounted vertically, with a horizontally mounted rotary cylinder (16) with a gear piston (161) extending tangentially over the cutout in the column to the driving cylinder (1.1) (3) into a gear (17) which is non-rotatably mounted on a rotatable shaft (171) vertically mounted in the central bore of the column (3) and rigidly connected to the fifth wheel (4).