CZ307578B6 - Rychlovýměnná hlavice zejména pro obrábění na CNC strojích - Google Patents

Abstract

Rychlovýměnná hlavice (1), zejména pro CNC, opatřená přírubou (3) pro uchycení k průmyslovému robotu a prostředky pro připojení výměnného adaptéru (4) obsahuje pneumatický rozvaděč (11) propojený se samosvorným pneumatickým upínacím mechanismem (2) pro upínací čep (5, 15) umístěný na výměnném adaptéru (4), alespoň dva vodicí čepy (6) s drahami pro kuličky a alespoň dvě indukční čidla (9) pro kontrolu přítomnosti upínacího čepu (5, 15) v upínacím mechanismu (2).

Description

V současné době se používají různé druhy upínacích prostředků. Všechny upínací prostředků pro obrobky by měly splňovat základní požadavky, které jsou na upnutí obrobku kladeny. Mezi tyto základní požadavky patří, aby upínací prostředek - hlavice, zajišťovala správnou polohu obrobku vůči nástroji, dále pak jednoduchost upnutí obrobku do hlavice, s tím, že bude zajištěna dostatečná tuhost a pevnost upnutí. Ohledy jsou kladeny dále na bezpečnost upnutí, aby se obrobek z upínacího prostředku neuvolnil. V dnešní době jsou brány velké ohledy na úsporu času, takže obrobek je nutné do upínacího prostředku vložit rychle a co nejpřesněji, což závisí na kvalitě a přesnosti vlastního upínače. Upínací prostředek - hlavice, musí mít takovou konstrukci, aby se obrobek při působení upínacích a řezných sil při obráběcím procesu nedeformoval. Upínací prostředky obrobků musí být dále odolné vůči vibracím, musí mít dlouhou životnost, pokud jde o upínací prostředky, které rotují, musí být soustředné a vyvážené. Dále pak upínací prostředky - hlavice nesmí bránit odchodu třísek a odtoku řezné kapaliny, nesmí bránit proměření součástí. Ne všechny upínací prostředky na tyto požadavky dosahují.

Účelem vynálezu je vytvoření automatické robotické buňky pro kusovou a malosériovou výrobu na CNC obráběcích strojích. Výše uvedené vlastnosti musí být dodrženy z důvodu jakosti vyráběných dílců. V současné době lze relativně jednoduše zautomatizovat hromadnou výrobu. Nedostatek technicky vzdělaných pracovníků vede však i k myšlenkám automatizace kusové výroby, která ve strojírenském průmyslu tvoří nemalou část. Je přirozené, že konvenčně je upínací zařízení v současné době demontováno a ustaveno manuálně, což zatěžuje obsluhu stroje nejen fyzicky - těžký svěrák, ale i časově -dlouhé seřizovači časy a podobně.

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky jsou do značné míry odstraněny rychlovýměnnou hlavicí, zejména pro CNC, opatřenou přírubou pro uchycení k průmyslovému robotu, podle tohoto technického řešení. Jeho podstatou je to, že obsahuje pneumatický rozvaděč propojený se samosvomým pneumatickým upínacím mechanismem pro upínací čep umístěný na výměnném adaptéru, alespoň dva vodicí čepy se zpětnými valivými drahami kuliček a alespoň dvě indukční čidla pro kontrolu přítomnosti upínacího čepu v upínacím mechanismu.

Rychlovýměnná hlavice s výhodou obsahuje alespoň jedno čidlo RFID - Radio Frequency Identification, identifikace na rádiové frekvenci, pro načtení informace o poloze obrobku. Rychlovýměnná hlavice je ve výhodném provedení opatřena propojkami pro přívod tlakového vzduchu do výměnného adaptéru z pneumatického rozvaděče.

K pneumatickému rozvaděči může být připojen ofuk obrobků, který je integrován ve vodicích čepech.

Rychlovýměnná robotická hlavice je určena k přesnému ustavení a přemístění strojírenských upínačů a upínacích přípravků v rámci výrobní buňky společně s CNC obráběcími centry. Slouží k přemístění obrobku či upínače z externího zásobníku na upínací systém Zero-point, který je uložen na stole CNC obráběcího centra. Tato aplikace vyžaduje velice přesnou opakovatelnost

- 1 CZ 307578 B6 ustavení, která v tomto případě činí méně jak 0,01 mm. Takovéto řešení upínacího přípravku hlavice má oproti doposud známým řešením jisté výhody. Ušetří velké množství času díky pneumatickému upínači, který je funkční i v případě výpadku vzduchu. Součástí hlavice jsou vodicí čepy, které mají zpětné valivé dráhy kuliček pro přesné a bezpečné navedení do adaptéru. Dále se na hlavici nachází indukční čidla, ty kontrolují přítomnost upínacího čepu a RFID senzor získává informace o poloze svěráku, nebo obrobku.

Hlavní výhodou tohoto řešení je možnost rychlé a přesné automatické výměny upínacího zařízení. V podstatě lze použít konvenční svěrák, který je upnut na základnu, který obsahuje upínací čepy středěné kužel x kužel. Základny jsou umístěny v regálovém zásobníku, které si může průmyslový robot libovolně vybrat a přemístit do CNC stroje. Výhodami je přesnost, rychlost, tuhost - samosvomé upnutí, bezobslužný provoz, datový přenos o poloze nulového bodu obrobku, stlačený vzduch jako čisticí a silové médium.

Řešení umožňuje řešit nedostatek technicky vzdělaných pracovníků a automatizovat kusovou výrobu, která ve strojírenském průmyslu tvoří nemalou část. Řešení slouží k přesné výměně upínacího zařízení nebo obrobku v CNC obráběcím stroji pomocí naprogramovaných pohybů průmyslového robota.

Objasnění výkresů

Vynález bude podrobněji popsán na příkladném provedení pomocí přiložených výkresů, kde na obr. 1 je vyobrazena v nárysu rychlovýměnná hlavice. Na obr. 2 vyobrazena hlavice v řezu. Obr. 3 znázorňuje hlavici z půdorysu. Na obr. 4 je zobrazena hlavice v axonometrickém pohledu.

Příklady uskutečnění vynálezu

Rychlovýměnná robotická hlavice, která je přes přírubu 3 uchycena na průmyslovém robotu s odpovídající nosností obsahuje pneumatický upínací mechanismus 2, který je samosvomý a prostředky pro připojení výměnného adaptéru 4. Tímto je zajištěno bezpečné upnutí v případě výpadku tlakového vzduchu. Součástí pneumatického upínacího mechanismu 2 je upínací čep 5, který je připojen k výměnnému adaptéru 4. Ten společně se základnou 16, na které je umístěn svěrák 14, či upínací přípravek tvoří výměnnou část hlavice. K přívodu tlakového vzduchu pro např. ovládání externího zařízení - svěráku 14 slouží propojky 12 a 17, které jsou napájeny z pneumatického rozvaděče 11. Z pneumatického rozvaděče 11 dále vedou vstupy pro ovládání upínacího mechanismu 2 a externí ofuk 7 obrobku. Ofuk 7 je integrován do naváděcích čepů 6 s drahami pro kuličky pro přesné a bezpečné navedení do výměnného adaptéru 4, aby mechanismus mohl pracovat v automatické výrobní buňce, je opatřen dvěma indukčními čidly 9 pro kontrolu přítomnosti upínacího čepu 15 v upínacím mechanismu 2 a dalšími indukčními čidly 10 pro kontrolu správného dosednutí čela upínacího mechanismu 2 k upínacímu čepu 5 výměnného adaptéru 4. Automatická výměna svěráku 14 nebo obrobku vyžaduje načtení informace o jeho poloze. K tomuto slouží RFID čidlo, které je umístěno na spodní části těla 1 hlavice. To načítá informace z tágu, který je umístěn na čelní straně výměnného adaptéru 4. Informaci do tágu lze vložit např. na seřizovacím a přípravným stanovišti, které je součástí výrobní buňky.

Aktuální provedení hlavice je dimenzováno na přenesení upínacího zařízení o hmotnosti cca 100 kg. Tělo je vyrobeno z vysokopevnostního hliníku z důvodu velmi dobrého poměru pevnost/hmotnost. Přenos dat mezi CNC a hlavicí se provádí pomocí standardizovaného protokolu, např. Modbus RTU, nebo přes I/O průmyslového robota nebo pomocí nadřazeného řídicího systému např. PLC.

-2CZ 307578 B6

Průmyslová využitelnost

Rychlovýměnná robotická hlavice podle tohoto technického řešení nalezne uplatnění především u firem se zaměřením na velmi přesné a rychlé obrábění s využitím CNC strojů.

Claims (4)

1. Rychlovýměnná hlavice (1), zejména pro obrábění na CNC strojích, opatřená přírubou (3) pro uchycení k průmyslovému robotu a prostředky pro připojení výměnného adaptéru (4), vyznačující se tím, že obsahuje pneumatický rozvaděč (11) propojený se samosvomým pneumatickým upínacím mechanismem (2) pro upínací čep (5, 15) umístěný na výměnném adaptéru (4), alespoň dva naváděcí čepy (6) s drahami s valivými kuličkami a alespoň dvě indukční čidla (9) pro kontrolu přítomnosti upínacího čepu (5, 15) v upínacím mechanismu (2).

2. Rychlovýměnná hlavice (1) podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsahuje alespoň jedno RFID čidlo pro načtení informace o poloze obrobku.

3. Rychlovýměnná hlavice (1) podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že je opatřena propojkami (12, 17) pro přívod tlakového vzduchu do výměnného adaptéru (4) z pneumatického rozvaděče (11).

4. Rychlovýměnná hlavice (1) podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že k pneumatickému rozvaděči (11) je připojen ofuk (7) obrobků, který je integrován ve vodicích čepech (6).