CZ303816B6

CZ303816B6 - Device for lifting turntable of pallet rotary manipulator

Info

Publication number: CZ303816B6
Application number: CZ20070592A
Authority: CZ
Inventors: Zouhar@Stanislav
Original assignee: Tajmac-Zps, A. S.
Priority date: 2007-08-30
Filing date: 2007-08-30
Publication date: 2013-05-15
Also published as: CZ2007592A3

Abstract

The device for lifting a turntable (4) of a pallet rotary manipulator (1) of the present invention consists of a linear motor (9) arranged on a turntable (4) rotation shaft (6) and mounted by means of a bridge (8) on the pallet rotary manipulator (1) frame (2). A proportional pressure medium distributor (13) is arranged within the pressure medium supply pipe (16), wherein a holder (14) of an analog sensor (15) is fastened onto a body of the linear motor (9) hydraulic cylinder (10). Said analog sensor (15) sensing element is oriented counter a conical surface (12a) of a ring (12) arranged on a hub (11a) of a single-disc piston (11).

Description

Zanzení k nadzvednutí točnice otočného manipulátoru paletStalling to lift the fifth wheel of the pallet manipulator

Oblast technikyTechnical field

Vynález se týká zařízení k nadzvednutí točnice otočného manipulátoru palet, zejména manipulátorů palet určených pro automatickou výměnu obrobkových palet u obráběcích strojů pracujících v automatickém cyklu.BACKGROUND OF THE INVENTION The invention relates to a device for lifting a fifth wheel of a rotary pallet manipulator, in particular pallet manipulators intended for automatic replacement of workpiece pallets in machine tools operating in an automatic cycle.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

U obráběcích strojů pracujících v automatickém cykluje výhodné doplnit tyto stroje o manipulátory zabezpečující výměnu obrobeného kusu za nový polotovar bez nutnosti jeho zdlouhavého ustavování v pracovním prostoru stroje. Tato výměna se děje výměnou celých obrobkových palet. Tím je umožněno ustavení polotovaru na paletu mimo pracovní prostor a v průběhu obráběcího cyklu. Dosud známé manipulátory pro automatickou výměnu obrobkových palet jsou řešeny buď jako stacionární, nebo otočné.In machine tools operating in an automatic cycle, it is advantageous to supplement these machines with manipulators ensuring the replacement of the workpiece with a new workpiece without the necessity of its lengthy setting in the working space of the machine. This is done by replacing the entire work pallet. This allows the workpiece to be placed on the pallet outside the working area and during the machining cycle. Previously known manipulators for automatic change of work pallets are designed either as stationary or rotary.

Stacionární manipulátory jsou opatřeny dvěma vodícími dráhami, z nichž na jedné je ustavena paleta s novým polotovarem a druhá vodicí dráha je volná. Na volnou dráhu se přesouvá 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. V důsledku toho dochází ke ztížení provozu manipulátoru odrážející se ve zvýšených nákladech na údržbu. Nevýhodou je i velký stavební prostor, který toto řešení zaujímá. K odstranění těchto nedostatků se v praxi začaly využívat otočné manipulátory palet s kruhovou točnicí. Kruhová točnice manipulátoru je středovou přepážkou rozdělena na dvě poloviny. V polovině točnice, odvrácené od pracovního prostoru stroje, je ustavena paleta s polotovarem. Na volnou polovinu točnice, přivrácené k pracovnímu prostoru stroje, se přesune z pracovního stolu paleta s obrobkem. Točnice manipulátoru se otočí o 180° a vyměňovaná paleta je hydraulickým přímočarým motorem přesunuta na pracovní stůl stroje. Nevýhodou těchto řešení je velká plocha kruhové točnice, která zůstává nechráněná proti třískám v pracovním prostoru stroje. Další nevýhodou je uspořádání přímočarých motorů a z toho plynoucí komplikovaný přívod energií kjeho ovládání. Možnosti zajištění podstatného zkrácení času, potřebného k výměně obrobkové palety, jsou u tohoto řešení velmi omezené. Proto se začala využívat řešení, u kterých je uplatněna třmenová točnice a obrobková paleta není na pracovní stůl posouvána, ale usazována. Zvedání obrobkových palet je realizováno hydraulickým válcem ovládaným elektrohydraulickým rozváděčem se škrticím ventilem, bez možnosti plynule měnit rychlost pohybu nadzvedávání. Jsou snímány pouze krajní polohy zdvihu obrobkové palety a mezipoloha není monitorována. Související funkce, ovlivňující přesnost a rychlost ustavení obrobkové palety, musí být tedy nastaveny pouze dle časových konstant, případně krajní polohy palety. Průběh souvisejících funkcí je tak závislý na zatížení palety. Celý mechanismus musí být nastaven tak, aby vyhovoval nejvíce zatížené paletě. Nevýhodou je, že i v případě menšího zatížení palety je celý proces výměny zbytečně zdlouhavý a limituje možnosti tohoto konstrukčního uspořádání. Další nevýhodou dosud používaných konstrukčních řešení je skutečnost, že v důsledku nedostatečné regulace tlaku k nadzvednutí točnice má celá soustava proměnlivou tuhost. To se projevuje zejména nežádoucím rozkmitáním, které má za následek zpomalení procesu usazování palety na úložné místo.The stationary manipulators are provided with two guide tracks, one of which is a pallet with a new blank and the other guide track is free. The pallet with the workpiece is moved from the machine turntable to the free path. The pallets are carried by a chain with a pin that fits into the lock on the pallet. The disadvantage of this solution is that the drive chains are clogged with chips and other workpiece impurities. As a result, the manipulator operation becomes more difficult and is reflected in increased maintenance costs. The disadvantage is also the large building space that this solution occupies. In order to overcome these shortcomings, rotary manipulators of pallets with a circular fifth wheel have been used in practice. The circular fifth wheel of the manipulator is divided into two halves by the central partition. 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 is moved from the work table to the free half of the fifth wheel facing the machine's working space. The manipulator fifth wheel is rotated 180 ° and the pallet to be replaced is moved to the machine table by a hydraulic linear motor. The disadvantage of these solutions is the large area of the circular fifth wheel, which remains unprotected against chips in the working area of the machine. Another disadvantage is the arrangement of rectilinear motors and the resulting complicated energy supply for its control. The possibilities of ensuring a significant reduction in the time required to change the workpiece pallet are very limited in this solution. Therefore, solutions have been used in which a yoke fifth wheel is used and the workpiece pallet is not pushed onto the workbench but settled. Lifting of work pallets is realized by a hydraulic cylinder controlled by an electrohydraulic distributor with a throttle valve, without the possibility of fluently changing the speed of lifting. Only the extreme positions of the workpiece pallet lift are sensed and the intermediate position is not monitored. The related functions affecting the accuracy and speed of alignment of the workpiece pallet must therefore only be set according to the time constants or the extreme position of the pallet. The sequence of related functions is thus dependent on the pallet load. The entire mechanism must be adjusted to suit the most loaded pallet. The disadvantage is that even with less load on the pallet, the entire replacement process is unnecessarily lengthy and limits the design possibilities. Another disadvantage of the design solutions used so far is that due to the lack of pressure regulation to lift the fifth wheel, the entire system has variable stiffness. This is manifested in particular by an undesirable oscillation which results in a slowing down of the process of settling the pallet into the storage location.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Uvedené nedostatky odstraňuje zařízení k nadzvednutí točnice otočného manipulátoru palet, zejména manipulátorů palet určených pro výměnu obrobkových palet u obráběcích strojů pracujících v automatickém pracovním cyklu a tvořené přímočarým motorem uspořádaném na hřídeliThe above-mentioned drawbacks are eliminated by a device for lifting the turntable of a rotary pallet manipulator, in particular pallet manipulators intended for the replacement of work pallets in machine tools operating in an automatic duty cycle and consisting of a linear motor arranged on a shaft

-1 CZ 303816 B6 otáčení točnice, jehož podstata spočívá v tom, že přímočarý motor, uložený na můstku uchyceném na rámu manipulátoru palet, je tvořen pracovním válcem, ve kterém je uspořádán kotoučový píst s oboustranně prodlouženým nábojem přesahujícím vnější rozměry pracovního válce, přičemž v náboji kotoučového pístu je uložen hřídel točnice a na straně odvrácené od točnice je náboj pístu opatřen opěrným kroužkem kuželovitého tvaru, proti jehož povrchu je orientován analogový snímač uchycený prostřednictvím držáku na tělese pracovního válce. Podstatné na vynálezu je i to, že v přívodním potrubí na vstupu tlakového média do pracovního válce přímočarého motoru je uspořádán proporcionální rozváděč.The rotation of the fifth wheel is characterized in that the linear motor, supported on the bridge mounted on the pallet manipulator frame, consists of a working cylinder in which a disk piston with a double-sided extended hub extends beyond the external dimensions of the working cylinder. the piston hub is provided with a conical-shaped support ring against the surface of which the analog sensor mounted by a holder on the working cylinder body is oriented against the surface of the piston. It is also essential for the invention that a proportional distributor is arranged in the supply line at the pressure medium inlet to the working cylinder of the rectilinear motor.

Pokrok dosažený použitím zařízení k nadzvednutí točnice otočného manipulátoru palet podle vynálezu spočívá v tom, že umožňuje plynulé řízení rychlosti nadzvednutí a usazení obrobkové palety bez ohledu na velikost jejího zatížení.The progress achieved by using the rotating pallet manipulator fifth wheel lifting device according to the invention consists in allowing continuous control of the lifting speed and the setting of the workpiece pallet regardless of its load.

Zvolené konstrukční uspořádání zabezpečuje i možnost ovládání doplňkových funkcí v závislosti na skutečné poloze palety. Současně je podstatně omezeno rozkmitávání pohybujících se částí, čímž je umožněno přesné usazení obrobkové palety na otočný stůl bez nutnosti doplňující indikace její polohy v pracovním prostoru stroje. Tak je dosaženo podstatného zkrácení času výměny obrobku. Univerzálnost použití zařízení podle vynálezu zvyšuje i odstranění nutnosti použití kontrolních čidel uložení obrobkové palety na pracovním stole a umožnění průběžného monitorování polohy zdvihu obrobkové palety, přičemž monitorování polohy zdvihu obrobkové palety probíhá mimo pracovní prostor obráběcího stroje. Tak je zabezpečeno, že nedochází ke znečisťování kontrolních čidel a z toho vyplývajících nepřesností při indikaci polohy palety.The selected design also provides the possibility of controlling additional functions depending on the actual position of the pallet. At the same time, the oscillation of the moving parts is considerably reduced, thereby allowing accurate placement of the workpiece pallet on the rotary table without the need for additional indication of its position in the working space of the machine. In this way, the workpiece replacement time is significantly reduced. The versatility of the use of the device according to the invention is also increased by eliminating the need to use workpiece pallet position monitoring sensors and allowing continuous monitoring of the workpiece pallet lift position, while monitoring the workpiece pallet lift position outside the machine working space. This ensures that the control sensors and the resulting inaccuracies in the pallet position indication are not contaminated.

Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Příkladné provedení zařízení podle vynálezu je zobrazeno na přiložených výkresech, kde na obrázku 1 je axonometrický pohled zobrazující uspořádání zařízení na rámu otočného manipulátoru palet a na obrázku 2 je zobrazen podélný řez zařízením.An exemplary embodiment of the device according to the invention is shown in the accompanying drawings, in which Fig. 1 is a perspective view showing the arrangement of the device on the frame of the rotary pallet manipulator, and Fig. 2 shows a longitudinal section of the device.

Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Zařízení k nadzvednutí točnice otočného manipulátoru palet podle vynálezu je v příkladném provedení tvořeno rámem 2 nesoucím nakládací stůl 3 s úložným místem 3a pro obrobkové palety. V rámu 2 je uložena svislá hřídel 6 nesoucí točnici 4 manipulátoru I palet. Točnice 4 je opatřena dvěma protilehle uspořádanými třmeny 5 vzájemně oddělenými středovou přepážkou 7. Svislá hřídel 6 prochází oboustranně prodlouženým nábojem 11a kotoučového pístu 11 uspořádaného v pracovním válci 10 přímočarého motoru 9. Náboj 1 la kotoučového pístu 11 obou40 stranně přesahuje pracovní válec 10 a na straně odvrácené od točnice 4 je osazen opěrným kroužkem 12. Vzájemná poloha hřídele 6 a kotoučového pístu 11 je zajištěna maticí 17 opírající se o kroužek 12. Oproti kuželovitému povrchu 12a kroužku 12 je uspořádán analogový snímač 15 uchycený prostřednictvím držáku 14 na tělese pracovního válce 10 přímočarého motoru 9. Tlakové médium je do pracovního válce 10 přiváděno přívodním potrubím 16, ve kterém je uspořádán proporcionální rozváděč 13. Na rámu 2 manipulátoru i palet je přímočarý motor 9 uložen prostřednictvím můstku 8.The device for lifting the turntable of the rotary pallet manipulator according to the invention is in the exemplary embodiment formed by a frame 2 supporting a loading table 3 with a storage space 3a for workpiece pallets. The frame 2 accommodates a vertical shaft 6 supporting a fifth wheel 4 of the pallet manipulator 1. The fifth wheel 4 is provided with two oppositely arranged yokes 5 separated by a central partition 7. The vertical shaft 6 extends on both sides with an extended hub 11a of the piston 11 arranged in the working cylinder 10 of the rectilinear motor 9. facing the fifth wheel 4 is fitted with a thrust ring 12. The relative position of the shaft 6 and the disc piston 11 is secured by a nut 17 leaning against the ring 12. An analogue sensor 15 is mounted opposite the conical surface 12a of the ring 12. 9. The pressure medium is supplied to the working cylinder 10 via a supply line 16 in which a proportional distributor 13 is arranged. On the frame 2 of the manipulator 1 and the pallet, the linear motor 9 is mounted by means of a bridge 8.

Funkce zařízení podle vynálezu spočívá v zabezpečení plynulého nadzvednutí točnice 4 manipulátoru 1 palet při zahájení cyklu výměny obrobkové palety na pracovním stolu obráběcího stroje a usazení nové obrobkové palety na pracovní stůl. Posuvný pohyb točnice 4 je realizován přímočarým motorem 9 a odvozen od průběhu technologického cyklu. Po signálu řídicího systému k výměně obrobkové palety je do pracovního válce 10 přes proporcionální rozváděč 13 přivedeno tlakové médium. Proporcionální rozváděč 13 mění velikost průtoku od 0 do 100 % dle vstupního napětí daného zatížením obrobkové palety. Dále je celý mechanismus doplněn o ana-2CZ 303816 B6 logový snímač 15 polohy, který umožňuje průběžné monitorování polohy zdvihu obrobkové palety. Kombinace proporcionálního rozváděče 13 a analogového snímače 15 polohy umožňuje plynule řídit rychlost zvedání nebo spouštění obrobkové palety v závislosti na jejím zatížení a dle skutečné polohy palety uvádět v činnost další funkce související s výměnnou palet.The function of the device according to the invention is to ensure the continuous lifting of the fifth wheel 4 of the pallet manipulator 1 when the workpiece pallet replacement cycle is started on the machine tool table and the new work pallet is seated on the work table. The sliding movement of the fifth wheel 4 is realized by a linear motor 9 and derived from the course of the technological cycle. After signaling the control system to change the work pallet, a pressure medium is supplied to the working cylinder 10 via a proportional distributor 13. The proportional directional control valve 13 changes the flow rate from 0 to 100% according to the input voltage given by the workpiece pallet load. Furthermore, the entire mechanism is complemented by an ana-2EN 303816 B6 log position sensor 15, which allows continuous monitoring of the position of the workpiece pallet lift. The combination of the proportional directional control valve 13 and the analogue position sensor 15 makes it possible to continuously control the lifting or lowering speed of the workpiece pallet as a function of its load and, depending on the actual position of the pallet, to activate other pallet changing functions.

Celý proces je tedy řízen analogově, s využitím principu proporcionality a bez závislosti na pevných časových konstantách. Okamžitá hodnota velikosti průtoku tlakového média do přímočarého motoru 9 je přímo úměrná velikosti zatížení palety, a tím nedochází k rozkmitání celé soustavy. Je tak umožněno usazení palety bez nutnosti indikace výchozí polohy před zahájením vlastního spouštění palety. V důsledku toho je možno dosáhnout překrytí časů u souvisejících funkcí jako je ofukování upínačů palet a vlastní upnutí palety a celkový čas výměny palety je podstatně kratší.The whole process is therefore controlled analogously, using the principle of proportionality and without dependence on fixed time constants. The instantaneous value of the flow rate of the pressure medium into the rectilinear motor 9 is directly proportional to the amount of load on the pallet, thus avoiding the vibration of the entire system. This allows the pallet to settle without the need to indicate the starting position before starting the actual pallet lowering. As a result, overlapping times can be achieved for related functions such as blowing off the pallet clamps and the pallet clamping itself, and the total pallet change time is significantly shorter.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Řešení zařízení k nadzvednutí točnice otočného manipulátoru palet podle vynálezu je možno využít v celém spektru oboru stavby strojů, zejména pak ve stavbě obráběcích strojů určených k bezobslužnému provozu, nebo strojů integrovaných do výrobních linek.The solution of the rotating pallet manipulator lifting device according to the invention can be used in the whole spectrum of machine construction, especially in the construction of machine tools for unattended operation or machines integrated into production lines.

Claims

PATENT CLAIMS

Apparatus for lifting a rotating pallet manipulator fifth wheel, in particular pallet manipulators intended for changing workpiece pallets in machine tools operating in an automatic duty cycle, comprising a linear motor (9) arranged on a rotating shaft (6) of the rotating fifth wheel (4), The linear motor (9) mounted on the bridge (8) arranged on the frame (2) of the pallet manipulator (1) is formed by a working cylinder (10) in which a disc piston (11) is arranged with a mutually extended hub (11a) dimensions of the working cylinder (10), in which the shaft (6) of the turntable (4) is mounted in the hub (11a) of the disc piston (11) and the hub (11a) of the disc piston (11) is supported a ring (12) on which is mounted a nut (17) disposed on the shaft (6) and in the pressure medium supply line (16) to the working cylinder (10) rectilinear A proportional directional control valve (13) is arranged in the motor (9).

Rotating pallet manipulator pickup fifth wheel according to claim 1, characterized in that the support ring (12) is conical in shape and an analog sensor (15) mounted by a holder (14) is oriented against the conical surface (12a) of the support ring (12). ) on the working cylinder body (10).