RU2108218C1

RU2108218C1 - Multipurpose machine with device for automatic replacement of tool

Info

Publication number: RU2108218C1
Application number: RU94006253A
Authority: RU
Inventors: Николай Андреевич Старовойтов; Владимир Сергеевич Игнатович
Original assignee: Гомельское Станкостроительное Производственное Объединение Им.С.М.Кирова
Priority date: 1994-02-17
Filing date: 1994-02-17
Publication date: 1998-04-10

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: this relates to multiple-operation machines of "machining center" type with devices for automatic replacement of tools. Installed on post 4 of machine is bracket 19 with curvilinear profiled working surface 20. Body 14 of carriage of automatic operator 13 intended for replacement of tool is provided with roller 21. Transmission of turning of automatic operator 13 from spindle 7 to dispenser 10 and back is effected at displacement of post 4 from tool replacement position in direction of machining zone and back due to interaction of curvilinear surface 20 of bracket 19 and roller 21 on body 14 of carriage of automatic operator 13. EFFECT: higher efficiency. 6 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к станкостроению, а именно к многооперационным станкам типа "обрабатывающий центр" с устройствами автоматической смены инструмента и ЧПУ. The invention relates to mechanical engineering, in particular to machine tools, and in particular to multioperational machines of the type "machining center" with automatic tool changers and CNC.

Известно устройство автоматической смены инструментов на металлорежущем станке, содержащее каретку, перемещающуюся по траверсе, закрепленной на станке, и несущую двухзахватную механическую руку, механизм перемещения каретки, механизм поворота и осевого перемещения руки, гильзы, установленные с возможностью совместного поворота с захватами механической руки на 90^o в вертикальной плоскости, параллельной направлению перемещения каретки, оппозитно расположенные гидроцилиндры, шарнирно соединенные с двухзахватной механической рукой и кривошипно-шатунными механизмами, кривошипы которых соединены со штоками гидроцилиндров, а шатуны закреплены на гильзах [1].A device for automatic tool change on a metal cutting machine is known, comprising a carriage moving along a traverse fixed to the machine and bearing a two-gripping mechanical arm, a carriage moving mechanism, a rotation mechanism and axial movement of the arm, sleeves mounted for joint rotation with 90 mechanical arms ^o in a vertical plane parallel to the direction of movement of the carriage, opposed hydraulic cylinders pivotally connected to a two-gripping mechanical arm and to crank mechanisms, the cranks of which are connected to the rods of the hydraulic cylinders, and the connecting rods are mounted on sleeves [1].

Недостатком такого устройства является его сложность. The disadvantage of such a device is its complexity.

Известно устройство автоматической смены инструмента многоцелевого станка, содержащее инструментальный магазин с гнездами под инструмент и с неподвижным основанием, автооператор, имеющий установленную с возможностью перемещения от шпинделя к магазину и обратно по прямолинейным участкам направляющей, расположенным соответственно у магазина и и шпинделя, каретку, включающую в себя корпус с установленными на нем с возможностью выдвижения и поворота на 180^o механической рукой с двумя захватами, имеющими подвижные губки с подпружиненными штоками для их блокировки, а также установленные для взаимодействия со штоками упоры, один из которых установлен на корпусе между осями вращения механической руки и шпинделя в позиции захвата инструмента в шпинделе, а другой установлен на основании магазина и выполнен с прямолинейной рабочей поверхностью и скосом, причем упор имеет возможность контакта с соответствующим штоком [2].A device for automatic tool change of a multi-purpose machine is known, comprising a tool magazine with tool sockets and a fixed base, an auto operator having the carriage installed with the ability to move from the spindle to the magazine and back along straight sections of the guide located respectively at the magazine and and the spindle, including a housing with mounted on it with the ability to extend and rotate 180 ^{o with a} mechanical arm with two grippers having movable lips with spring-loaded rods for their blocking, as well as stops established for interacting with rods, one of which is mounted on the housing between the axes of rotation of the mechanical arm and the spindle in the position of gripping the tool in the spindle, and the other is mounted on the base of the magazine and made with a rectilinear working surface and bevel, emphasis has the ability to contact with the corresponding rod [2].

Недостатком данного устройства является значительное время смены инструмента на многооперационном (многоцелевом) станке вследствие "непроизводительного" перемещения автооператора при смене инструмента по прямолинейным участкам направляющих. The disadvantage of this device is the significant tool change time on a multi-operation (multi-purpose) machine due to the "unproductive" movement of the auto-operator when changing the tool along straight sections of the guides.

Задачей изобретения является сокращение времени смены инструмента за счет исключения "непроизводительных" перемещений автооператора. The objective of the invention is to reduce tool change time by eliminating the "unproductive" movements of the auto operator.

Поставленная задача достигается тем, что во многооперационном станке с устройством автоматической смены инструмента, содержащем установленную на станине подвижную стойку с расположенной на ней подвижной шпиндельной бабкой со шпинделем и отдельно стоящее устройство автоматической смены инструмента, включающее инструментальный магазин с неподвижным основанием и с гнездами под инструмент, автооператор, имеющий установленную с возможностью перемещения от шпинделя к магазину и обратно, каретку, выполненную в виде корпуса с установленной на нем с возможностью выдвижения и поворота механической рукой с двумя захватами, имеющими подвижные губки, и привод перемещения автооператора, согласно изобретению на стойке жестко смонтирован кронштейн с криволинейной профилированной наружной рабочей поверхностью, с которой в процессе перемещения автооператора от шпинделя к магазину и обратно постоянно взаимодействует опорный ролик, выполненный в каретке автооператора, а ось поворота автооператора и привод его перемещения расположены на неподвижном основании магазина, причем привод перемещения выполнен с возможностью поворота в горизонтальной плоскости над основанием, при этом перемещение автооператора от шпинделя к магазину осуществляется за счет перемещения стойки из позиции смены инструмента в направлении зоны обработки. The task is achieved in that in a multi-operational machine with an automatic tool changer containing a movable stand mounted on the bed with a movable spindle head with a spindle located on it and a free-standing automatic tool changer, including a tool magazine with a fixed base and with tool sockets, an auto operator having a carriage mounted with the ability to move from the spindle to the store and back, made in the form of a housing with installed th on it with the possibility of extension and rotation with a mechanical arm with two grippers having movable jaws, and an auto-operator displacement drive, according to the invention, a bracket with a curved profiled external working surface is rigidly mounted on the rack, with which it is constantly moving the auto-operator from the spindle to the store and back interacts with the support roller, made in the carriage of the operator, and the axis of rotation of the operator and the drive of its movement are located on a fixed base of the store, and ivod movement is rotatable in a horizontal plane above the base, thus moving the spindle autooperator from the store is carried out by moving the rack from the tool change position in the direction of the treatment zone.

Известно использование профилированных поверхностей для перемещения автооператора [3]. Однако в известном устройстве профилированная рабочая поверхность кулачка выполнена в виде паза (углубления). It is known to use profiled surfaces to move the auto-operator [3]. However, in the known device, the profiled working surface of the cam is made in the form of a groove (recess).

На фиг. 1 изображен многооперационный станок с устройством автоматической смены инструмента (общий вид) в позиции смены инструмента в процессе смены; на фиг. 2 - вид по стрелке А на фиг. 1; на фиг. 2 - позиции Б на фиг. 2; на фиг. 4, 5 и 6 - устройство автоматической смены инструмента в процессе смены инструмента на станке, (вид сверху). In FIG. 1 shows a multi-operation machine with an automatic tool changer (general view) in the tool change position during the shift; in FIG. 2 is a view along arrow A in FIG. one; in FIG. 2 - position B in FIG. 2; in FIG. 4, 5 and 6 - device for automatic tool change during the tool change on the machine, (top view).

Многооперационный станок (фиг. 1 и 2) содержит станину 1 с направляющими планками 2 и 3, расположенными под углом 90^o друг относительно друга. На направлениях планках 2 с возможностью перемещения установлена стойка 4 с направляющими планками 5, на которых смонтирована с возможностью перемещения шпиндельная бабка 6 со шпинделем 7. На направляющих планках 3 с возможностью перемещения размещен стол 8, на котором закрепляется обрабатываемая деталь (не показано). Устройство 9 автоматической смены инструмента (УАСИ), входящее в состав станка, отдельно стоящее, включает инструментальный магазин 10 с неподвижным основанием 11 и с гнездами 12 под инструмент, автооператор 13, имеющий установленную с возможностью перемещения от шпинделя 7 к магазину 10 и обратно каретку. Последняя выполнена в виде корпусе 14 и установленной на нем с возможностью выдвижения и поворота механической рукой 15 с двумя захватами, имеющими подвижные губки 16. Автооператор 13 снабжен приводом перемещения 17, например гидроцилиндром, смонтированным на неподвижном основании 11 УАСИ. При этом привод перемещения 17 выполнен с возможностью поворота, например, на шаровой опоре (не показано) в горизонтальной плоскости над основанием 11 (фиг. 5). Ось поворота 18 автооператора 13 также смонтирована на основании 11 (или на кронштейне, жестко закрепленном на основании 11). Стойка 4 снабжена жестко закрепленным, например, на боковой поверхности кронштейном 19 с криволинейной профилированной наружной рабочей поверхностью 20 (последняя в зависимости от конкретных условий эксплуатации может иметь в своем начале прямолинейный участок), с которой в процессе перемещения автооператора 13 от шпинделя 7 к магазину 10 и обратно (в процессе поворота относительно оси 18) постоянно взаимодействует опорный ролик 21, выполненный в корпусе 14. Ролик 21 при этом обкатывается по поверхности 20 кронштейна 19.Multi-operational machine (Fig. 1 and 2) contains a frame 1 with guide rails 2 and 3, located at an angle of 90 ^o relative to each other. On the directions of the slats 2, a stand 4 with guide strips 5 is mounted with a possibility of movement, on which the headstock 6 with a spindle 7 is mounted with the possibility of movement. A table 8 is mounted on the guide strips 3 with a possibility of movement, on which the workpiece is fixed (not shown). The device 9 automatic tool change (UASI), which is part of the machine, freestanding, includes a tool magazine 10 with a fixed base 11 and with sockets 12 for the tool, the operator 13, which is installed with the ability to move from spindle 7 to the magazine 10 and back carriage. The latter is made in the form of a housing 14 and mounted on it with the possibility of extension and rotation by a mechanical arm 15 with two grippers having movable jaws 16. The operator 13 is equipped with a displacement drive 17, for example, a hydraulic cylinder mounted on a fixed UASI base 11. When this drive displacement 17 is made with the possibility of rotation, for example, on a ball bearing (not shown) in a horizontal plane above the base 11 (Fig. 5). The pivot axis 18 of the auto-operator 13 is also mounted on the base 11 (or on an arm rigidly fixed on the base 11). The rack 4 is equipped with a rigidly fixed, for example, on the side surface bracket 19 with a curved profiled outer working surface 20 (the latter, depending on the specific operating conditions, may have a straight section at the beginning) with which, during the movement of the auto-operator 13 from the spindle 7 to the store 10 and vice versa (in the process of rotation about the axis 18), the support roller 21 is constantly interacting, made in the housing 14. The roller 21 is rolled around the surface 20 of the bracket 19.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При обработке детали, закрепленной на столе 8 (не показано), на многооперационном станке, т.е. при обработке инструментом, закрепленным в шпинделе 7 шпиндельной бабки 6, возникает необходимость его смены. Так, в начальный момент перед началом обработки в гнезда 12 инструментального магазина 10 устройства 9 автоматической смены инструмента "загружается" (устанавливается) необходимый инструмент. При этом автооператор 13 находится в позиции ожидания у магазина 10 (не показано) с вертикально расположенной рукой 15. При включении цикла обработки на станке в позицию смены на УАСИ 9 по программе поступает соответствующее гнездо 12 с необходимым инструментом. Далее автооператор 13 поворачивается по стрелке VII к соответствующему гнезду 12 магазина 10 одним из своих захватов механической руки 15 и губки 16 последней захватывают инструмент (фиг. 6). Затем по программе механическая рука 15 выдвигается по стрелке V (фиг. 6) и освобождает инструмент из гнезда 12 (на фиг. 6 показано тонкими линиями). When processing parts mounted on table 8 (not shown) on a multi-operation machine, i.e. when machining with a tool fixed in the spindle 7 of the headstock 6, it becomes necessary to change it. So, at the initial moment before the start of processing, the necessary tool is “loaded” (installed) in the nests 12 of the tool magazine 10 of the device 9 for automatic tool change. At the same time, the auto-operator 13 is in the standby position at the store 10 (not shown) with the arm 15 vertically placed. When the machining cycle on the machine is switched to the shift position on the UASI 9, the corresponding socket 12 with the necessary tool enters the program. Next, the operator 13 turns along arrow VII to the corresponding socket 12 of the magazine 10 with one of its grips of the mechanical arm 15 and the sponge 16 of the latter grab the tool (Fig. 6). Then, according to the program, the mechanical arm 15 extends along the arrow V (Fig. 6) and releases the tool from the socket 12 (shown in thin lines in Fig. 6).

После этого механическая рука 15 с инструментом в одном из захватов поворачивается по стрелке VIII в исходное вертикальное положение (не показано), после чего перемещается по стрелке IV к корпусу 14, занимая исходное (оптимальное) положение, в позиции смены на УАСИ 9. Далее по программе в позицию смены инструмента перемещается по стрелке II (фиг. 6) стойка 4 со шпиндельной бабкой 6 и шпинделем 7 (при этом шпиндель строго ориентирован в пространстве). При этом опорный ролик 21 входит в контакт с рабочей поверхностью 20 кронштейна 19. After that, the mechanical arm 15 with the tool in one of the grips rotates along arrow VIII to the initial vertical position (not shown), after which it moves along arrow IV to the housing 14, occupying the initial (optimal) position, in the shift position on UASI 9. Next, the program moves to the tool change position along arrow II (Fig. 6), the stand 4 with the spindle head 6 and spindle 7 (the spindle is strictly oriented in space). When this support roller 21 is in contact with the working surface 20 of the bracket 19.

После этого привод перемещения 17, например гидроцилиндр, начинает перемещение автооператора 13 относительно оси поворота 18, при этом опорный ролик 21 обкатывается по рабочей поверхности 20 кронштейна 19 (фиг. 5) и автооператор 13 с инструментом в механической руке 15 поворачивается в пространстве в направлении к шпинделю 7 и занимает положение ожидания у последнего. Далее по программе механическая рука 15 с инструментом по стрелке V (фиг. 4) выдвигается, после чего по стрелке VII или VIII поворачивается инструментом к шпинделю 7. Затем механическая рука 15 с инструментом по стрелке VI перемещается к шпинделю 7 (к корпусу 14) и устанавливает его в последнем, где он и фиксируется (фиг. 1, 2, 4). После этого механическая рука 15 по стрелке VIII или VII возвращается в исходное вертикальное положение (фиг. 1). Одновременно с этим по программе стойка 4 со шпиндельной бабкой 6 и шпинделем 7 с инструментом начинает перемещение по стрелке I к обрабатываемой детали, т. е. к столу 8 (на фиг. 2 и 3 показано тонкими линиями). При этом кронштейн 19 "толкает" автооператор 13, заставляя принудительно опорный ролик 21 обкатываться по рабочей поверхности 20 последнего и перемещать относительно оси 18 корпус 14 с механической рукой 15 от шпинделя 7 в позицию ожидания у магазина 10, т.е. до выхода ролика 21 из контакта с кронштейном 19. При этом привод перемещения 17 в перемещении (повороте) автооператора 13 не участвует (при необходимости, в зависимости от конкретных условий эксплуатации возврат привода перемещения 17 в исходное положение может быть синхронизирован с "принудительным" перемещение автооператора 13 от шпинделя 7 к магазину 10). В то же время стойка 4 со шпиндельной бабкой 6 и шпинделем 7 и инструментом, установленным в последнем, перемещается без каких-либо задержек далее в зону обработки. По программе в зону обработки перемещается и стол 8 с деталью (не показано), где и происходит обработка последний конкретным инструментом. After that, the displacement drive 17, for example, the hydraulic cylinder, starts the movement of the auto-operator 13 relative to the axis of rotation 18, while the support roller 21 is rolled around the working surface 20 of the bracket 19 (Fig. 5) and the auto-operator 13 with a tool in a mechanical arm 15 is rotated in space towards spindle 7 and takes the standby position of the latter. Further, according to the program, the mechanical arm 15 with the tool in the direction of arrow V (Fig. 4) is extended, after which the arrow VII or VIII is turned by the tool to the spindle 7. Then the mechanical arm 15 with the tool in the direction of arrow VI moves to the spindle 7 (to the housing 14) and sets it in the latter, where it is fixed (Fig. 1, 2, 4). After that, the mechanical arm 15 in the direction of arrow VIII or VII returns to its original vertical position (Fig. 1). At the same time, according to the program, the stand 4 with the spindle head 6 and the spindle 7 with the tool begins to move along arrow I to the workpiece, that is, to table 8 (shown in thin lines in Figs. 2 and 3). At the same time, the bracket 19 is pushed by the auto-operator 13, forcing the support roller 21 to be forced to run on the working surface 20 of the latter and move the housing 14 with the mechanical arm 15 from the spindle 7 relative to the axis 18 to the standby position of the store 10, i.e. until the roller 21 comes out of contact with the bracket 19. At the same time, the displacement drive 17 does not participate in the movement (rotation) of the auto operator 13 (if necessary, depending on the specific operating conditions, the movement drive 17 returns to its original position can be synchronized with the “forced” auto operator movement 13 from spindle 7 to the magazine 10). At the same time, the stand 4 with the headstock 6 and the spindle 7 and the tool installed in the latter moves without any delay further into the processing zone. According to the program, table 8 with a part (not shown) also moves to the processing zone, where the latter is processed by a specific tool.

Пока идет обработка детали автооператор 13 забирает из магазина 10 следующий инструмент, необходимый для обработки, и располагается в позиции ожидания у последнего. По окончании обработки детали производится повторная смена инструмента вышеописанным способом. While processing the part, the operator 13 picks up the next tool necessary for processing from the store 10 and is located in the waiting position of the latter. At the end of the processing of the part, the tool is changed again as described above.

Предлагаемый многооперационный станок с устройством автоматической смены инструмента по сравнению с прототипом обеспечивает сокращение времени смены инструмента за счет исключения "непроизводительных" перемещений автооператора, что в свою очередь повышает производительность последнего. The proposed multi-operation machine with an automatic tool changer compared to the prototype provides a reduction in tool change time by eliminating the "unproductive" movements of the auto operator, which in turn increases the productivity of the latter.

Источники информации, принятые во внимание
1. Авторское свидетельство СССР N 1074700, кл. B 23 Q 3/157, 1982.Sources of information taken into account
1. USSR author's certificate N 1074700, cl. B 23 Q 3/157, 1982.

2. Авторское свидетельство СССР N 1484567, кл. B 23 Q 3/155, 1987 - прототип. 2. Copyright certificate of the USSR N 1484567, cl. B 23 Q 3/155, 1987 - prototype.

3. Авторское свидетельство СССР N 1318385, кл. B 23 Q 3/155, 1984. 3. Copyright certificate of the USSR N 1318385, cl. B 23 Q 3/155, 1984.

Claims

A multi-purpose machine with an automatic tool changer, comprising a movable stand mounted on the bed with a movable spindle head with a spindle located above it and a freestanding automatic tool changer, including a tool magazine with a fixed base and tool sockets, an auto operator made in the form of a carriage, installed with the ability to move from the spindle to the store and back, on the body of which with the possibility of extension and rotation is installed mechanically a hand with two grippers, made in the form of movable jaws, and an auto-operator displacement drive, characterized in that it is equipped with an arm with a curved profiled external working surface mounted on a rack with the possibility of interaction with an additionally inserted support roller made in the auto-operator carriage, and the axis the rotation of the latter and the drive of its movement are located on the fixed base of the store, while the auto operator is installed above the fixed base with the possibility of rotation in horizontal hydrochloric plane from the spindle to the store by the interaction of an arm with a roller while moving the rack from the tool change position in the processing zone.