CZ282336B6 - Zařízení pro samočinnou výměnu přesouvacím ozubem opatřených nástrojových držáků - Google Patents

Abstract

Zařízení obsahuje jak zásobník (3) nástrojových držáků (4), tak jejich přesouvač do pracovního suportu obráběcího stroje, dále je opatřeno pevným přídavným nosníkem (1), ležícím kolmo k oběma jeho pohybovým vedením (6, 7) stranou od pracovního suportu (5). Na tomto přídavném nosníku (1) je pomocný suport (8) s násuvným a upínacím třmenem (10), na nějž se přesouvá z pracovního suportu (5) stroje předchozí nástrojový držák (4) tlakem dalšího nástrojového držáku (4), který je do tohoto pracovního suportu (5) nasouván přesouvačem (25) ze zásobníku (3). Výměna se tedy děje jediným zdvihem přesouvače (25), čímž je zkrácen neproduktivní čas s tím spojený. Návrat předchozího držáku (4) do zásobníku (3) se děje za efektivní operace držáku v pracovním suportu (5).ŕ

Description

Zařízení obsahuje jak zásobník (3) nástrojových držáků (4), tak jejich přesouvače do pracovního suportu obráběcího stroje, dále je opatřeno pevným přídavným nosníkem (1). ležícím kolmo k oběma jeho pohybovým vedením (6, 7) stranou od pracovního suportu (5). Na tomto přídavném nosníku (1) je pomocný suport (8) s násuvným a upínacím třmenem (10), na nějž se přesouvá z pracovního suportu (5) stroje předchozí nástrojový držák (4) tlakem dalšího nástrojového držáku (4), který je do tohoto pracovního suportu (5) nasouván přesouvačem (25) ze zásobníku (3). Výměna se tedy děje jediným zdvihem přesouvače (25), Čímž je zkrácen neproduktivní čas s tím spojený. Návrat předchozího držáku (4) do zásobníku (3) se děje za efektivní operace držáku v pracovním suportu (5).

Zařízení pro samočinnou výměnu přesouvacím ozubem opatřených nástrojových držáků

Oblast techniky

Vynález se týká stavby obráběcích strojů s vyšším stupněm automatizace jeho jednotlivých mechanismů i řízení jejich sledu a průběhu jejich činnosti. Z hlediska bližšího zaměření je oblastí tohoto vynálezu manipulace s nástrojovými držáky při jejich samočinné výměně mezi jejich zásobníkem a pracovním suportem obráběcího stroje.

Charakteristika dosavadního stavu techniky

Dosavadní snahy o snižování neproduktivních časů při výrobním procesu vedly u obráběcích strojů v poslední době především ke zkracování doby potřebné k výměně nástrojů pro jednotlivé obráběcí operace. Za tím účelem se obráběcí stroje začaly vybavovat zásobníky nástrojů, které soustřeďovaly všechny technologické prostředky nejen pro třískové, ale i netřískové operace, jakými jsou například kontrola a měření, leštění, značení, atd. Různé typy těchto technologických prostředků si vynutily jednak určité typy zásobníků i prostředků, které zabezpečují jejich manipulaci mezi zásobníkem a pracovním suportem obráběcího stroje. Tyto zásobníky a manipulační prostředky si ovšem vynutily i alespoň částečnou unifikaci jejich částí, které umožnily i u různých druhů technologických prostředků nesených držáky manipulovat s každým držákem stejně, tedy jediným manipulačním či vyměňovacím zařízením, pracujícím mezi zásobníkem těchto nástrojových držáků a pracovním suportem stroje. Ale i zde, tedy v rozdílnostech konstrukcí těchto zásobníků a manipulačních zařízení existují různě dlouhé časy, které spotřebuje taková výměna a proto je snahou i tyto detailní nevýrobní časy zkracovat účelnějšími konstrukcemi těchto zařízení.

Někteří výrobci už nabízejí a na trh dodávají konstrukce, které tyto detailní neproduktivní časy zkracují i na měně než polovinu hodnot dosahovaných dosud známými zařízeními. Tak například jedno z takových nejnovějších zařízení dosahuje zkrácení neproduktivních časů dvojitou předávací jednotkou pracující tak, že jedno rameno ze zdvojeného manipulátoru zachytí svými chapadly nástrojový držák a vytáhne jej z pracovního suportu, zatímco druhé rameno už uchopilo další nástrojový držák dopravený do připraveně polohy dvoupolohovým přesouvačem ze zásobníku a ihned po vyjmutí předchozího držáku z pracovního suportu jej do tohoto suportu vsune. I když manipulace s nástrojovým držákem mezi zásobníkem a odběrovým místem v dvoupolohovém přesouvači, do něhož je v jeho druhé poloze odkládán i nástrojový držák vytažený z pracovního suportu, se odbývá během provádění technologické operace, tedy během vlastního pracovního času nástroje v pracovním suportu, skládá se neproduktivní čas výměny nástrojového držáku z času spotřebovaného k vytažení předchozího držáku z pracovního suportu, určitě časově prodlevy potřebně k zaujetí druhé polohy dvoupolohového přesouvače a z času potřebného k zasunutí nového nástrojového držáku do pracovního suportu.

Při zachování základní myšlenky alespoň částečně manipulace s vyměňovaným nástrojovým držákem během technologického nasazení držáku v pracovním suportu, je účelem tohoto vynálezu poskytnout takové manipulační prostředky, které by dokázaly ještě podstatněji snížit neproduktivní čas při výměně takových nástrojových držáků.

- 1 CZ 282336 B6

Vysvětlení podstaty vynálezu a jeho výhod

Podstatného snížení neproduktivních časů spojených s výměnou nástrojových držáků je dosahováno zařízením podle vynálezu, sestávajícím ze zásobníku těchto nástrojových držáků opatřených přesouvacím ozubem pro jejich jednoduchou manipulaci a z přesouvače zabírajícího s tímto jejich ozubem jak při jejich přesouvání ze zásobníku do pracovního suportu, v němž jsou po nasunutí na násuvný a upínací třmen upnuty, tak i po skončení jejich technologické operace a uvolnění v pracovním suportu z jeho násuvného a upínacího třmenu staženy a zpět zasunuty do zásobníku, kterážto činnost je prováděna ve vždy stejné vyměňovací poloze pracovního suportu.

Snížení neproduktivních časů souvisejících s výměnou nástrojových držáků je dosahováno konstrukčním řešením, zahrnujícím do prostředků podílejících se na této výměně, kromě známého zásobníku nástrojových držáků a rovněž známého přesouvače ještě nepohyblivý přídavný nosník, uspořádaný mimo rovinu pohybu zásobníku a v něm uspořádaných držáků a stranou od pracovního suportu, leč postavený kolmo k oběma jeho vedením. Jeho letmý přední konec je vybaven přesouvatelným pomocným suportem s upínačem opatřeným násuvným třmenem, který je shodný svými rozměry a tvarem příčného průřezu s násuvným a upínacím třmenem pracovního suportu i se stejnými nosnými třmeny pro držáky v zásobníku, a ve vyměňovací poloze pracovního suportu a zásobníku je v jedné společné rovině i přímce s těmito třmeny. Kromě existence tohoto nosníku v konstrukci souboru prvků podílejících se na výměně nástrojových držáků je podstatně, že tento přesouvatelný pomocný suport je s přídavným nosníkem spojen jednak svým vedením, jednak pístnicí přímočarého, s tímto vedením rovnoběžného a s nosníkem spojeného hydromotoru, proti jej ímuž konci v pomocném suportu je postaveno čelo pístnice pístu hydraulického válce, pevně spojeného s letmým koncem přídavného nosníku, přičemž účinná plocha pístu tohoto hydraulického válce je větší než účinná plocha pístu přímočarého hydromotoru. Dále je na této konstrukci podstatně to, že upínač v přesouvatelném pomocném suportu přídavného nosníku, opatřený násuvným třmenem, je tvořen pístem druhého, ke směru vedení tohoto pomocného suportu kolmého přímočarého hydromotoru, jehož upínací zdvih je roven délce zdvihu upínače násuvného a upínacího třmenu pracovního suportu, přičemž jeho násuvný třmen je ve stejně podélné rovině s tímto násuvným a upínacím třmenem pracovního suportu jak v upnutém, tak v uvolněném stavu, zatímco v uvolněném stavu jsou oba tyto třmeny jak v podélné linii, tak i ve stejné úrovni s nosným třmenem nástrojového držáku v zásobníku při zaujetí jeho vyměňovací polohy.

Toto konstrukční řešení zkracuje neproduktivní časy spojené s výměnou každého nástrojového držáku mezi zásobníkem a pracovním suportem obráběcího stroje tím, že nasouvání nástrojového držáku ze zásobníku do pracovního suportu a vysouvání předchozího nástrojového držáku z pracovního suportu realizuje současně a jediným pohybem jediného přesouvače, přičemž předchozí nástrojový držák je přebírán pomocným suportem nepohyblivého přídavného nosníku, který pak až během technologické činnosti pracovního suportu se s ním přisune k zásobníku a přesouvač nástrojový držák vrátí do zásobníku. V dalším podrobném popisu zařízení bude tato činnost popsána spolu s řešením všech konstrukčních prvků, které se na ní podílejí.

Objasnění výkresů

Příklad konkrétního řešení, jehož popis bude dokládat provedení shora uvedených podstatných součástí a prvků, jakož i přednosti zařízení podle vynálezu, je znázorněn na průvodních výkresech, z nichž prvé dva výkresy - obr. 1 a 2 představují v axonometrickém znázornění pohledy na zařízení jednak z boční strany od zásobníku nástrojových držáků (obr. 1 jednak ze směru od upínací desky obráběcího stroje, kterým v tomto příkladu je svislý soustruh. Obr. 3 je půdorysným pohledem objasňujícím konstrukci i funkci nových a podstatných prvků tohoto zařízení a obr. 4 je jejich nárysem.

-2CZ 282336 B6

Popis příkladu uskutečnění vynálezu

Vynález navazuje svým řešením na osvědčené známě provedení nástrojových držáků a systém jejich upínání v pracovním suportu stroje, jakož i na známé prvky provedení jejich zásobníků 5 a nejjednodušších manipulátorů obstarávajících jejich výměnu mezi zásobníkem a pracovním suportem stroje. Zlepšení souboru takových známých prvků, přinášející vyšší účinek i novost řešení celku, které je výrazným činitelem zkrácení neproduktivních časů spojených s výměnami nástrojových držáků, spočívá především v novém konstrukčním prvku popisovaného zařízení, jímž je nepohyblivý přídavný nosník 1 (obr. I až 4), který je v daném případě spojen se stojanem ío 2 (obr. 1, 2, 4) řetězového zásobníku 3, ukotveným na podlaze. Podmínkou ovšem není spojení přídavného nosníku 1 s tímto zásobníkem 3, nýbrž jeho nepohyblivost, jeho uspořádání mimo rovinu pohybu zásobníku 3 a v něm uspořádaných nástrojových držáků 4, jakož i jeho poloha stranou od pracovního suportu 5. Navíc je třeba, aby tento přídavný nosník 1 byl postaven kolmo k oběma pohybovým vedením 6, 7 pracovního suportu 5 na obráběcím stroji, které jsou na 15 výkresech vyznačeny šipkami, symbolicky vyjadřujícími pohyblivost tohoto pracovního suportu 5.

Letmý přední konec la tohoto přídavného nosníku 1 je vybaven přesouvátelným pomocným suportem 8 (obr. 1 až 4) s upínačem 9 (obr. 4), který je opatřen násuvným a upínacím třmenem 20 10, shodným svými rozměry a tvarem příčného průřezu s násuvným a upínacím třmenem 11 pracovního suportu 5 i se stejnými nosnými třmeny 12 pro nástrojové držáky 4 v zásobníku 3. Výměna nástrojového držáku 4 mezi zásobníkem 3 a pracovním suportem 5 se děje vždy ve stejné poloze tohoto suportu 5 stranou od upínačů obrobku, tedy v daném případě stranou od upínací desky 28 stroje (obr. 1, 2), přičemž tato poloha je určována řídicím systémem stroje. 25 S ohledem na prováděnou výměnu nástrojových držáků 4 je to poloha, v níž násuvný a upínací třmen 10 pomocného suportu 8 leží ve společné rovině i přímce s násuvným a upínacím třmenem H pracovního suportu 5 a nosným třmenem 12 nástrojového držáku 4, který je ve vyměňovací poloze zásobníku 3 připraven k výměně.

Přesouvatelný pomocný suport 8 je s přídavným nosníkem 1 spojen jednak svým vedením 13 (obr. 3), uspořádaným na spodní straně tohoto nosníku 1, jednak pístnicí 14 přímočarého hydromotoru 15, který je rovnoběžně s tímto vedením 13 uchycen na přídavném nosníku 1. Proti konci jeho pístnice 14. spojenému s pomocným suportem 8, je postaveno čelo pístnice 16 pístu 17 hydraulického válce 18, pevně spojeného s letmým koncem la přídavného nosníku 1. Jelikož 35 účinná plocha pístu 17 tohoto hydraulického válce 18 je větší než účinná plocha pístu 19 přímočarého hydromotoru 15, působí při stejném tlaku hydraulického média čelo pístnice 16 jako doraz omezující pohyb pístu 19 přímočarého hydromotoru 15 a tedy i sním spojeného pomocného suportu 8. Protože takto realizovaný doraz musí v určité fázi, která bude v popisu funkce zařízení blíže specifikována, dovolit pomocnému suportu 8 ještě další krok, tj. posuv 40 vzdalující jej o určitou dráhu od pracovního suportu 5, je přívod tlakového hydraulického média do válce 18 proveden jen ze strany jeho větší účinné plochy, zatímco prostor ve válci 18 pod tímto pístem 17, ze strany jeho pístnice 16, může být spojen s okolní atmosférou nezakreslenými průchozími otvory.

Pomocný suport 8 má násuvný a upínací třmen 10 spojen s upínačem 9, který je tvořen pístem 20 (obr. 4) druhého přímočarého hydromotoru 21 aje kolmý ke směru vedení 13 a rovině tohoto pomocného suportu 8 na přídavném nosníku 1. Vedení upínače 9 je zajištěno jednak vedením jeho pístu 20 a jeho oboustranné pístnice 22, přičemž proti natočení pístu 20 slouží vedení čepem 23, neseným pomocným suportem 8, a jeho vodicím otvorem 24 v násuvném a upínacím 50 třmenu 10.

- j CZ 282336 B6

Prostředkem manipulujícím s nástrojovými držáky 4 při jejich výměně mezi zásobníkem 3 a pracovním suportem 5 je známý přesouvač 25, který je v podstatě hydraulickým válcem s pístnici 26, na jejímž z válce vystupujícím konci je ozub 26a, který je schopen zabírat s ozubem 4a na tělese každého z nástrojových držáků 4 uspořádaných v zásobníku 3. Přesouvač 25 je uspořádán stabilně pod tímto zásobníkem 3 a je v popisovaném příkladě konstrukce spojen sjeho stojanem 2. Drážka v pístnici 26 za jejím koncovým ozubem 26a je dostatečně široká, aby při obíhání zásobníku 3 ozub 4a každého jím neseného nástrojového držáku 4 jí volně mohl procházet. Přesouvač 25 je ovšem uspořádán ve stejné podélné rovině, kterou zaujímají při výměně nástrojových držáků 4 nosný třmen 12 zásobníku 3 v jeho vyměňovací poloze a násuvné a upínací třmeny 10 a 11 pomocného suportu 8 i pracovního suportu 5, rovněž ve vyměňovací poloze. Pro překonání určitých nutných vzdáleností mezi v linii ležícími třmeny 10, 11 a 12 při výměně nástrojových držáků 4, je těleso každého z nich opatřeno ještě dvěma tlačnými kolíky 27 zapuštěnými do nich souměrně po obou stranách jejich drážky pro násuvné a upínací třmeny 10. U a pro stejné nosně třmeny 12 zásobníku 3.

Popsané konstrukční prvky a celky podle vynálezu umožňují časově krátkou výměnu nástrojových držáků 4, z čehož vyplývají úspory neproduktivní činnosti příslušného zařízení i stroje jím vybaveného. Předem je však nutné podotknout, že celková funkce zařízení je řízena běžně známým numerickým systémem v souladu s celým technologickým sledem operací obráběcího stroje. Proto také povely k uvádění zásobníku 3 do polohy odpovídající dispoziční poloze určitého nástrojového držáku 4, který má být přesouvačem 25 dopraven do pracovního suportu 5 na jeho násuvný a upínací třmen 11, jsou vydávány ústředním řídicím systémem obráběcího stroje. Tento řídicí systém také uvádí pracovní suport 5 do vyměňovací polohy, která má vždy stejné souřadnice. V této poloze leží jeho násuvný a upínací třmen 11 ve stejné podélné rovině jako nosný třmen 12 zásobníku 3, na němž je polohově připraven nástrojový držák 4 k nasunutí na třmen 11. Při natáčení zásobníku 3 prochází jeho ozub 4a mezerou v pístnici 26 přesouvače 25, která je v nejzazší krajní poloze, a když se natáčení zásobníku 3 zastaví povelem zřídícího systému ve vyměňovací poloze, je její ozub 26a v záběru s držákem 4. Upínání nástrojových držáků 4 v pracovním suportu 5 se děje zdvihem jeho násuvného a upínacího třmenu 11, který po uvolnění tohoto upínání se dostane i do podélného přímkového zákrytu s nosným třmenem 12 zásobníku 3. V této poloze začne přesouvač 25 vytlačovat připravený nástrojový držák 4 z nosného třmenu 12 v zásobníku 3 na násuvný a upínací třmen 11 pracovního suportu 5, přičemž při dokončení svého zdvihu uvede tento nástrojový držák 4 do přesně polohy v pracovním suportu 5. Upínacím zdvihem mechanismů pracovního suportu 5 vyjede ozub 4a držáku 4 ze záběru s ozubem 26a pístnice 26 přesouvače 25 a tato se vrátí do své nejzazší krajní polohy a je připravena k další své činnosti. Po upnutí nástrojového držáku 4 v pracovním suportu 5 odjede tento ze své vyměňovací polohy a začne svou technologickou činnost na obrobku v souladu s povely řídicího systému. Po jejím ukončení se vrátí opět do vyměňovací polohy, zatímco zásobník 3 zaujetím své další vyměňovací polohy přivedl k výměně držák pro následující technologickou operaci, jehož ozub 4a projel do drážky už zpět zatažené pístnice 26 a dostal se za její ozub 26a. Toto zaujímání nové vyměňovací polohy zásobníku 3 se děje během operace nástrojového držáku 4 v pracovním suportu 5, takže s ním nejsou spojeny žádné ztrátové časy. Po ukončení technologické činnosti předchozího držáku 4 se jeho pracovní suport 5 vrátí do vyměňovací polohy a po uvolnění upnutí tohoto držáku 4 přesouvač 25 vytláčí připravený následný nástrojový držák 4 z nosného třmenu 12 zásobníku 3 na násuvný a upínací třmen 11 pracovního suportu 5, přičemž jeho čelo tlačí na kolíky 27 předchozího nástrojového držáku 4 v tomto pracovním suportu 5 a vytlačuje jej na v uvolněné poloze se nacházející násuvný a upínací třmen 10 pomocného suportu 8 vysunutého pístnici 14 přímočarého hydromotoru 15 až na doraz s čelem pístnice 16 pístu J7, jehož účinná plocha je vystavena tlaku hydraulického média a spolu s tímto tlakem vytváří sílu odolávající tlaku na píst 19 tohoto přímočarého hydromotoru 15. Na konci zdvihu přesouvače 25 je předchozí nástrojový držák 4 ve správné poloze na násuvném a upínacím třmenu 10 upínače 9 pomocného suportu 8 a nový nástrojový držák 4 na pracovním suportu 5. V této fázi výměny je zrušen hydraulický tlak na píst 17 ve válci 18, takže trvající hydraulický tlak na píst 19 přímočarého hydromotoru 15 jej může

-4CZ 282336 B6 odtlačit, čímž pomocný suport 8 provede krátký odsun odpovídající zdvihu pístu 17, od pracovního suportu 5, v němž je nový nástrojový držák 4 upnut a pracovní suport 5 se odsune z vyměňovací polohy, aby - vybaven novým nástrojovým držákem 4 začal příslušnou operaci na obrobku. Jakmile se tento suport 5 odsunul z vyměňovací polohy je upnut i předchozí nástrojový držák 4 na pomocném suportu 8, který pístnice 14 přímočarého hydromotoru 15 přesune do polohy, v níž se dostane ozub 4a držáku 4 nad drážku za ozubem 26a zatím vysunuté pístnice 26 přesouvače 25. Při uvolnění upínače 9 pomocného suportu 8 zapadne ozub 4a do drážky za ozubem 26a a přesouvač 25 stáhne držák 4 z třmene 10 tohoto pomocného suportu 8 na nosný třmen 12 v zásobníku 3. Jelikož i tato výměna se provádí během operace pracovního suportu 5, nevzniká žádný neproduktivní čas. Ten zahrnuje pouze jeden zdvih přesouvače 25, což je čas daleko kratší, než jaký je dosahován u dosud známých konstrukcí těchto zařízení.

Způsob průmyslové využitelnosti vynálezu

I když popis konstrukčního řešení zařízení podle vynálezu byl jako příklad vztažen ke svislému soustruhu, je řešení aplikovatelně i u jiných obráběcích strojů, u nichž může ovšem doznat určitých nepodstatných změn odpovídajících jejich odlišnému charakteru.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims (4)

1. Zařízení pro samočinnou výměnu přesouvacím ozubem opatřených nástrojových držáků, jehož činnost je řízena v souladu s technologickými operacemi obráběcího stroje prováděnými na obrobku, sestávající ze zásobníku těchto držáků a z přesouvače zabírajícího s ozubem těchto držáků, jak při jejich přesouvání ze zásobníku do pracovního suportu stroje, kde jsou po nasunutí na třmen upnuty, tak i po ukončení jejich technologické operace a uvolnění v pracovním suportu z jeho násuvného třmenu staženy a zpět zasunuty do zásobníku, při provádění této činnosti ve vždy stejně vyměňovací poloze pracovního suportu, vyznačené tím, že má nepohyblivý přídavný nosník (1), uspořádaný mimo rovinu pohybu zásobníku (3) a vněm uspořádaných nástrojových držáků (4), jenž je stranou od pracovního suportu (5) postavený kolmo k oběma jeho pohybovým vedením (6, 7), jehož letmý přední konec (la) má přesouvatelný pomocný suport (8) opatřený násuvným a upínacím třmenem (10), který je shodný svými rozměry a tvarem příčného průřezu s násuvným a upínacím třmenem (11) pracovního suportu (5) i se stejnými nosnými třmeny (12) pro držáky (4) v zásobníku (3), ave vyměňovací poloze pracovního suportu (5) a zásobníku (3) je v jedné společné rovině i přímce s těmito třmeny (11, 12).

2. Zařízení podle nároku 1, vyznačené tím, že přesouvatelný pomocný suport (8) je s přídavným nosníkem (1) spojen jednak svým vedením (13) na tomto přídavném nosníku (1), jednak pístnicí (14) přímočarého, s tímto vedením (13) rovnoběžného a s nosníkem (1) spojeného hydromotoru (15), proti jejímuž konci je postaveno čelo pístnice (16) pístu (17) hydraulického válce (18), pevně spojeného s letmým koncem (la) přídavného nosníku (1), přičemž účinná plocha pístu (17) tohoto válce (18) je větší než účinná plocha pístu (19) přímočarého hydromotoru (15).

-5CZ 282336 B6

3. Zařízení podle nároků 1 a 2, vyznačené tím, že upínač (9) v přesuvném pomocném suportu (8) přídavného nosníku (1), opatřený násuvným a upínacím třmenem (10), je tvořen pístem (20) druhého, k rovině vedení (13) pomocného suportu (8) kolmého přímočarého hydromotoru (21), jehož upínací zdvih je roven délce zdvihu upínače násuvného a upínacího 5 třmenu (11) pracovního suportu (5), přičemž jeho násuvný a upínací třmen (10) je ve stejně podélné rovině s násuvným a upínacím třmenem (11) pracovního suportu (5) jak v upnutém, tak i v uvolněném stavu, zatímco v uvolněném stavu jsou oba tyto třmeny (10, 11) jak v podélné linii, tak ve stejné úrovni s nosným třmenem (12) nástrojového držáku (4) v zásobníku (3) při zaujetí jeho vyměňovací polohy.

4 výkresy

-6CZ 282336 B6

0BR.1

-7CZ 282336 B6

-8CZ 282336 B6

OBR.3

9I ³λ