CZ299589B6 - Zarízení pro automatické upnutí a výmenu nástrojové hlavy - Google Patents

Abstract

Zarízení pro automatické upnutí a výmenu nástrojové hlavy (13) je rešeno tak, že tubus (2), uloženýve vreteníku (1) obrábecího stroje souose s vretenem a upínací drík (13.1) nástrojové hlavy (13) opatrený obvodovou klínovitou drážkou (14), jsou navzájem vuci sobe ustaveny pomocí ozubených vencu (12, 15). V tubusu (2) je usporádán dvojcestný volnýpíst (3) kruhového tvaru svým dnem privrácený k vreteníku (1) a uzavrený prírubou (6). Uvnitr plášte pístu (3) je usporádáno stupnovité pouzdro (5), procházející dnem pístu (3) a pevne spojené s prírubou (6). Spodní cást plášte pístu (3) je na vnitrní stene osazena tlacným kroužkem (4). V dolní cásti tubusu (2) je vytvoreno osazení (7), na nemž jeuchycena vložka (8). Mezi stupnovitým válcem (5) a vložkou (8) je vytvorena mezera, ve které je uložen upínací kroužek (9).

Description

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení pro automatické upnutí a výměnu rotační nebo pevné nástrojové hlavy, zabezpečujícího upínání a ustavování nástrojových rotačních i pevných hlav s vysokou opakovatelnou přesností a tuhostí v průběhu pracovního cyklu obráběcích strojů portálového typu.

Dosavadní stav techniky

Současným trendem v oblasti výroby obráběcích strojů, vyplývajícím zejména z požadavku jejich odběratelů, je neustálé zvyšování jejich užitných vlastností a pracovních možností, při soui? časném snižování neproduktivních obslužných, nevýrobních Časů spojených zejména s výměnou nástrojů a měřením přesnosti v průběhu vlastního pracovního cyklu. Jednou z cest je rozšiřování jejich víceprofesnosti. Jedná se o zařazení takových technologických operací, které byly dosud vzhledem k jejích charakteru prováděny na různých obráběcích strojích, popřípadě na speciálních jednoúčelových strojích, na jeden stroj, při současně minimalizaci požadavků na počet přepínání obrobku v průběhu obrábění. Tojc podmíněno osazením stroje různými výměnnými nástrojovými rotačními í pevnými hlavami nejen pro třískové, ale i nelřískové operace, popř. měření kontroly obrobku i nástroje.

Předpokladem pro použití většího počtu nástrojových hlav u jednoho stroje je zabezpečení vyso25 ké ry chlosti, pružnosti vlastního procesu jejich výměny v průběhu pracovního cyklu. Vysoké požadavky zejména vzhledem ke kvalitě a přesnosti obrábění a měření jsou kladeny zejména na opakovatelnou přesnost upnutí a vysokou tuhost ve spoji mezí vřeteníkem a válcovým tělesem nástrojové hlavy.

.to Dosavadní způsob uložení a výměny nástrojových hlav předpokládá využití různých druhů zásobníků s pevnými nebo pohyblivými úložnými místy. Aby vlastní proces výměny nástrojové hlavy proběhl co nej efekt i v něj i, musí být zásobníky, s ohledem na prováděné technologické operace, vhodně orientovány k vlastnímu stroji, popřípadě jeho vřeteníku. Pro vlastní provedení výměny nástrojové hlavy musí být každý stroj osazen vhodným manipulátorem zajišťujícím pře35 nos nástrojové hlavy mezi zásobníkem nástrojů a vlastním vřeteníkem obráběcího stroje.

Současně používaný systém ukládání a výměny nástrojových hlav tedy klade vysoké požadavky zejména na prostorovou zástavbu vlastního obráběcího stroje, nebof vzhledem k vysokým hmotnostem nástrojových hlav musí být patřičně konstruovány i používané zásobníky a manipulátory .

Další nevýhodou tohoto systému ukládání a výměny nástrojových hlav jc složité a náročné zabezpečení požadované polohy nástrojové hlavy, pro její snadné uchopení manipulačním zařízením, k čemuž musí být vlastní úložná místa povětšinou konstruována jako pohyblivá a osazena vlastním pohonem, což klade další nároky a požadavky na řídící systém stroje, zvyšují se pořizovací náklady stroje, roste možnost vzniku poruch a současně se prodlužuje doba výměny.

Vlastní upínání nástrojových hlav vc vřeteníku jc prováděno různými způsoby. Je znám způsob, kdy je upínací část nástrojové hlavy konstruována jako kuželová a vlastní upnutí ve vřetenu je prováděno páčkovými, kuličkovými nebo jinými mechanizmy a do kuželové dutiny vřetene je upínací dřík vtahován prostřednictvím předepnutých talířových pružin. Nevýhodou tohoto dopo50 sud používaného systému upínání nástrojových hlav je, že po zrušení vlastní upínací síly neumožňuje samovolné odepnutí nástrojové hlavy. Z tohoto důvodu musí být vřeteník obráběcího stroje osazen dalším přídavným hydraulickým, popřípadě pneumatickým zařízením pro vlastní vyražení nástrojové hlavy z vřeteníku a tím usnadnění jejího odebrání manipulátorem a uložení v zásobníku.

- 1 CZ 299589 B6

Dalším známým řešením upínání nástrojových hlav v průběhu pracovního cyklu obráběcího stroje je upnutí nástrojové hlavy v tubusu prostřednictvím dvojic vzájemně protiběžných pístů, uložených v tubusu v rovině kolmé na podélnou osu nástrojové hlavy, ovládaných hydraulicky a dvojice ozubených věnců. Nevýhodou tohoto způsobu upnutí nástrojové hlavy je značná náročnost na výrobu vlastního tubusu a dosažení předpokládané spolehlivosti a opakovatelné přesnosti upnutí nástrojové hlavy.

ío Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky odstraňuje zařízení pro automatické upnutí a výměnu nástrojové hlavy s upínacím dříkem opatřeným obvodovou klí noví tou drážkou podle vynálezu, sestávající z tu busu uloženého ve vřeteníku obráběcího stroje souose s jeho vřetenem a opatřeného horním ozube15 ným věncem orientovaným vůči spodnímu ozubenému věnci uspořádaném na nástrojové hlavě v místě upínacího dříku, a v tubusu uspořádaném dvojeestném volném pístu kruhového tvaru, jehož podstata spočívá v tom, že píst je v tubusu orientován tak, že jeho dno je přivráceno k vřeteníku obráběcího stroje a uvnitř pláště pístu je uspořádán duté stupňovité pouzdro, které prochází dnem pístu a je pevně spojen s přírubou. Plášť pístu přesahuje, na straně odvrácené od vřete20 niku, obvodovou hranu stupňovitého pouzdra. Příruba je pevné uchycena na tubusu ze strany od vřeteníku obráběcího stroje a obsahuje hydraulické rozvody pro přívod hydraulické kapaliny. Spodní část pláště pístu, odvrácená od vřeteníku obráběcího stroje je na vnitřní stěně osazena tlačným kroužkem. V dolní části tubusu je vytvořeno osazení, na němž je uchycena vložka. V mezeře vytvořené konstrukčním uspořádáním vložky a stupňovitého válce je uložen upínací kroužek, zapadající v průběhu upínacího cyklu do klínovité drážky, vytvořené v upínacím dříku nástrojové hlavy, čímž dochází k pevnému a přesnému upnutí nástrojové hlavy.

Podstata zařízení pro automatické upnutí a výměnu nástrojové hlavy podle vynálezu spočívá také v tom, že pro dosažení požadované tuhosti upnutí nástrojové hlavy v průběhu pracovního cyklu obráběcího stroje je upínací kroužek tvořen jednotlivými, stejnými segmenty, uloženými na drátěném, dotlačovat:ím kroužku.

Podstatou zařízení pro automatické upnutí a výměnu nástrojové hlavy podle vynálezu je také to. že tlačný kroužek, uspořádaný ve spodní části pláště pístu, na jeho vnitřní stěně je opatřen kuže35 lovou plochou, jejíž vrcholový úhel je shodný s vrcholovým úhlem kuželových ploch jednotlivých segmentů upínacího kroužku.

Podstatné je také to, že tubus je ve své spodní Části, kteráje odvrácená od vřeteníku obráběcího stroje, osazen nejméně jedním vyrážečem, pro vytlačení nástrojové hlavy. Vyrážeě je uspořádán v dutině, vytvořené mezi pláštěm tubusu a vložkou a je orientován vůči obvodové hrané pláště pístu.

Neméně podstatné je také to, že příruba, uchycená na tubusu ze strany od vřeteníku je osazena nastavitelnými dorazy, omezujícími pohyb pístu směrem nahoru v průběhu upínacího cyklu a orientovanými vůči dnu pístu.

Pokrok v upnutí nástrojové hlavy ve vřeteníku prostřednictvím zařízení pro automatické upnutí a výměnu nástrojové hlavy podle vynálezu, spočívá v tom, že jednoduchým konstrukčním uspořádáním a použitím jednoduchých hydraulických rozvodů dosáhneme potřebného mimořádně tuhého a opakovatelně přesného upnutí nástrojové hlavy prostřednictvím jednoduchých segmentů opatřených kuželovými plochami.

Další výhodou zařízení pro automatické upnutí a výměnu nástrojové hlavy podle vynálezu je podstatné zvýšení zejména rychlosti a spolehlivosti upnutí nástrojové hlavy a tím ekonomičnosti provozu obráběcího stroje.

Neméně podstatnou výhodou zařízení pro automatické upnutí a výměnu nástrojové hlavy podle vynálezu je také to, že nástrojová hlava je z tubusu vvtláčena automaticky při uvolnění upínacího kroužku, prostřednictvím konstrukčně velmi jednoduchého vyrážeče. čímž odpadá nutnost použití dalších přídavných zařízení pro uvolnění nástrojové hlavy z tubusu vřeteníku, popř. samostatného manipulátoru pro vlastní vyjmutí nástrojové hlavy a její uložení do zásobníku, což podstatní ně snižuje nároky na prostorovou zástavbu stroje, včetně nákladů na jeho pořízení. Odpadá současně náročné seřizování samotného manipulátoru pro přesné a bezpečné upnutí nástrojové hlavy v požadované poloze ve vřeteníku. Tato skutečnost je dána tím. že vřeteník vlastním pojezdem najede nad úložné místo a po zrušení upínací síly dojde k uvolnění nástrojové hlavy v tubusu a je vytlačena do úložného místa.

Přehled obrázků na výkresech

Zařízení pro automatické upnutí a výměnu nástrojové hlavy podle vynálezu je znázorněno na přiloženém výkrese, kde je systém upnutí nástrojové hlavy v tubusu vřeteníku obráběcího stroje znázorněn v podélném řezu.

Příklady provedení vynálezu

Ve vřeteníku 1 obráběcího stroje je pevně vsunul a ustaven tubus 2, s válcovou dutinou. V tubusu 2 je uspořádán dvoucestný volný píst 3 kruhového tvaru. Píst 3 je v tubusu 2 orientován tak. že jeho dno je přivráceno k vřeteníku i obráběcího stroje. Uvnitř pláště pístu 3 je uspořádáno duté stupňovité pouzdro 5, které prochází dnem pístu 3 a je pevně spojeno s přírubou 6. Píst 3 a stupňovité pouzdro 5 jsou konstruovány tak, že plášť pístu 3 přesahuje, na straně odvrácené od vřeteníku 1. plášť stupňovitého pouzdra 5. Příruba 6 je pevně uchycena na tubusu 2 v jeho horní částí, přivrácené k vřeteníku i obráběcího stroje. V přírubě 6 jsou vytvořeny hydraulické rozvody pro přívod tlakového média a současně je osazena nastavitelnými dorazy J_9, orientovanými vůči dnu pístu 3. Spodní část pláště pístu 3, odvrácená od vřeteníku i obráběcího stroje je na vnitřní stěně osazena tlačným kroužkem 4, opatřeným kuželovou plochou. V dolní části tubusu 2, odvrácené od vřeteníku i obráběcího stroje je směrem do dutiny tubusu 2 vytvořeno osazení 7. Na osazení 7 je v horní částí, přivrácené k vřeteníku i obráběcího stroje, uchycena vložka 8. V mezeře vzniklé mezi horní plochou vložky 8 a spodní plochou stupňovitého pouzdra 5 je uspořádán upínací kroužek 9. Upínací kroužek 9 je tvořen jednotlivými segmenty, osazenými kuželoví vými plochami, jejichž vrcholové úhly jsou shodné s vrcholovým úhlem tlačného kroužku 4. Jednotlivé segmenty upínacího kroužku 9 jsou uloženy na dotlačovacím kroužku 10. Ve spodní části osazení 7. odvrácené od vřeteníku i obráběcího stroje je uspořádán horní ozubený věnec 12. Tubus 2 je ve své spodní části, odvrácené od vřeteníku 1 obráběcího stroje osazen nejméně jedním vyražečem J_U Vyražeč 11 je uspořádán v dutině vytvořené mezi vnitřním pláštěm tubusu

2 a vložkou 8 a je orientovaný vůči dnu pístu 3.

Nástrojová hlava 13, sestávající z upínacího dříku 13.i a nástrojové hlavice 13.2 iná na obvodu upínacího dříku 13.1 vytvořenu klínoví tou drážku J_4. Vnitřní tvar klínovité drážky J_4 a vnější tvar segmentů upínacího kroužku 9 jsou shodné. Nástrojová hlava 13 je v místě spojení upínací50 ho dříku 13.1 s nástrojovou hlavici 13.2 osazena spodním ozubeným věncem 15. Čelní ozubení obou ozubených věnců 12.1 jsou orientována vzájemně proti sobě.

-3 C7. 299589 B6

Vlastní funkce zařízení pro automatické upnutí a výměnu nástrojové hlavy podle vynálezu spočívá v tom, že nejdříve je druhým hydraulickým rozvodem 1 7 přivedeno tlakové médium do prostoru nad píst 3. Tím dojde k pohybu pístu 3 směrem dolů, čímž dochází k uvolnění jednotlivých segmentů upínacího kroužku 9, uložených na dotlacovacím kroužku 10 a tím k jejich rozevření. 5 Vyrážece 1 1 jsou udržovány v poloze zvednuté, a to prostřednictvím pružin 20. Tato poloha pístu 3 je aretována prostřednictvím dorazů 19, které jsou do pracovní polohy vysunuty přivedením tlakového média do třetího hydraulického rozvodu Jji tak. aby nemohlo dojít k nežádoucímu předčasnému pohybu pístu 3 směrem nahoru ještě před. nebo předčasně v průběhu upínání nástrojové hlavy 13. Vřeteník i s tubusem 2 najede vlastními pohyby nad upínací dřík 13.1 násio trojové hlavy 13, umístěné v úložném prostoru zásobníku nástrojových hlav 13 tak. aby podélná osa upínacího dříku 13.1 nástrojové hlavy 13 byla totožná s podélnou osou tubusu 2. Po ztotožnění podélných os sjíždí vřeteník i směrem dolů do nakládací polohy . Po dosednutí spodní čelní plochy tubusu 2 na horní Čelní plochu nástrojové hlavice 13.2 dochází k zaaretování nástrojově hlavy 13 proti jejímu nežádoucímu pootočení v průběhu pracovního cyklu prostřednictvím ozu15 bených věnců 12, 15. Poté dochází k uvolnění tlakového média z třetího hydraulického rozvodu 18, čímž dochází k uvolnění dorazů 19. Následně ie prvním hydraulickým rozvodem 16 přivedeno tlakové médium do prostoru pod píst 3. Pohybem pístu 3. který je osazený tlačným kroužkem 4 směrem nahoru dochází k vtlačování jednotlivých segmentů upínacího kroužku 9 do klínovité drážky J_4, vyt vořené na obvodu upínacího dříku 13.1 nástrojové hlavy 13. Tím je vyvozena 20 požadovaná upínací síla. potřebná k vlastnímu upnutí nástrojové hlavy 13 v tubusu 2.

Proces uvolňování a odkládání nástrojové hlavy 13 probíhá tak, žc nejdříve najede vřeteník i s upnutou nástrojovou hlavou 13 do odkládací polohy těsné nad odkládací místo v úložném prostoru zásobníku nástrojových hlav 13. Poté je přivedeno tlakové médium druhým hydraulickým 25 rozvodem 17 do prostoru nad píst 3, čímž dochází kjeho pohybu směrem dolů. Pohybem pístu 3 směrem dolů dochází k uvolňování jednotlivých segmentů upínacího kroužku 9 z klínovité drážky Γ4, a současně k vysouvání vyrážece 1 1, který tak vytláčí nástrojovou hlavu 13 z tubusu 2 do úložného prostoru zásobníku nástrojových hlav 13 a vřeteník i je připraven k další činnosti.

Průmyslová využitelnost

Zařízení pro automatické upnutí a výměnu nástrojové hlavy podle vynálezu je možno využít u všech typů obráběcích center, opatřených pohyblivým vřeteníkem.

Claims (4)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   5 1. Zařízení pro automatické upnutí a výměnu nástrojové hlavy s upínacím dříkem (13.1) opatřeným obvodovou klínovitou drážkou (14). sestávající z tubusu (2) uloženém ve vřeteníku (1) obráběcího stroje souose s vřetenem a opatřeném horním ozubeným věncem (12) orientovaným vůči spodnímu ozubenému věnci (15) uspořádaném na nástrojové hlavě (13) v místě upínacího dříku (13.1), a v tubusu (2) uspořádaném dvojceslném volném pístu (3) kruhového tvaru, ío vyznačující se tím. že uvnitř pláště pístu (3). svým dnem přivráceným k vřeteníku (1), je uspořádáno stupňovité pouzdro (5) procházející dnem pístu (3) a pevně spojené s přírubou (6) uchycenou na tubusu (2) ze strany vřeteníku (1), přičemž plášť pístu (3) přesahuje, na straně odvrácené od vřeteníku (I), plášť stupňovitého pouzdra (5) a spodní část pláště pístu (3) je na vnitřní stěně osazena tlačným kroužkem (4), přičemž v dolní části tubusu (2) jc vytvořeno osazc15 ní (7), na němž je uchycena vložka (8) a mezi stupňovitým pouzdrem (5) a vložkou (8) je vytvořena mezera, ve které je uložen upínací kroužek (9).
2. 2. Zařízení pro automatické upnutí a výměnu nástrojové hlavy podle nároku 1, vyznačující s c t í m . že upínací kroužek (9) je tvořen segmenty uloženými na dollačovacím kroužku

   20 (10).
3. 3. Zařízení pro automatické upnutí a výměnu nástrojové hlavy podle nároku I. vyznačující s c tím, že tlačný kroužek (4) je opatřen kuželovou plochou, jejíž vrcholový úhel jc shodný s uhly kuželových ploch segmentů upínacího kroužku (9).
4. 4. Zařízení pro automatické upnutí a výměnu nástrojové hlavy podle nároku 1. vyznačující se tím. že v dutině, vytvořené mezi vnitřním pláštěm tubusu (2) a vložkou (8) jc uspořádán nejméně jeden vyrážeč (11). orientovaný vůči obvodové hraně pláště pístu (3).

   30 5. Zařízení pro automatické upnutí a výměnu nástrojové hlavy podle nároku 1. vyznačující se tím, že příruba (6) je osazena nastavitelnými dorazy (19), orientovanými vůči dnu pístu (3).