RU2572112C2 - Machining centre with hybrid kinematics - Google Patents
Machining centre with hybrid kinematics Download PDFInfo
- Publication number
- RU2572112C2 RU2572112C2 RU2013154340/02A RU2013154340A RU2572112C2 RU 2572112 C2 RU2572112 C2 RU 2572112C2 RU 2013154340/02 A RU2013154340/02 A RU 2013154340/02A RU 2013154340 A RU2013154340 A RU 2013154340A RU 2572112 C2 RU2572112 C2 RU 2572112C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- faceplate
- bed
- axis
- vertical
- possibility
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Machine Tool Units (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к металлообработке, в частности к металлорежущим станкам.The invention relates to metal processing, in particular to metal cutting machines.
Наиболее близким техническим решением является обрабатывающий центр на базе пространственных механизмов параллельной структуры, все точки звеньев которых описывают непрямолинейные траектории. При этом выходное звено соединено со станиной несколькими параллельными кинематическими цепями; в результате образуется пространственная замкнутая шарнирная конструкция, система управления функционирует в реальном времени, обеспечивая компенсацию упругих деформаций и реализуя другие оптимизационные процедуры по патенту РФ №128854 - прототип.The closest technical solution is a machining center based on spatial mechanisms of a parallel structure, all link points of which describe non-linear trajectories. In this case, the output link is connected to the bed by several parallel kinematic chains; as a result, a spatial closed hinged structure is formed, the control system operates in real time, providing compensation for elastic deformations and implementing other optimization procedures according to RF patent No. 128854 - a prototype.
Недостатками известной конструкций является сложность управления и неоднороодность эксплуатационных показателей (жесткость, точность), а также дополнительная погрешность позиционирования планшайбы стола и наличие зоны нечувствительности из-за наличия люфтов в механическом редукторе, которые не могут быть полностью скомпенсированы коррекцией за счет дополнительного датчика поворота, что отрицательно влияет на точность обработки и ухудшает динамику конструкции.The disadvantages of the known designs are the complexity of control and the heterogeneity of operational indicators (rigidity, accuracy), as well as the additional positioning error of the table face and the presence of a dead zone due to the presence of backlash in the mechanical gearbox, which cannot be fully compensated by the correction due to an additional rotation sensor, which negatively affects the accuracy of processing and affects the dynamics of the structure.
Технически достижимый результат - повышение эффективности и точности обработки изделий за счет мехатронного, повортно-качательного стола с повышенной точностью углового позиционирования, увеличения быстродействия контуров позиционирования, а также снижение металлоемкости и повышение динамических и точностных характеристик обрабатывающего центра, и компактность его конструкции.A technically achievable result is an increase in the efficiency and accuracy of product processing due to the mechatronic, rotary-swing table with increased accuracy of angular positioning, increased speed of positioning loops, as well as reduced metal consumption and increased dynamic and accuracy characteristics of the machining center, and its compact design.
Это достигается тем, что в обрабатывающем центре с гибридной кинематикой, содержащем станину, стойки и механизм параллельной кинематики с инструментальным шпинделем, станина выполнена Т-образной формы, состоящей из двух частей: основной и приставной, при этом на основной части станины оппозитно друг другу жестко крепятся вертикальные стойки, соединенные в верхней части траверсой, на которой расположен инструментальный магазин с автооператором смены инструмента, а корпус инструментального, горизонтально расположенного, шпинделя соединен с механизмом параллельной кинематики рычажного типа, который обеспечивает перемещение шпинделя по двум координатам в вертикальной плоскости, перпендикулярной оси шпинделя, за счет перемещений кареток по вертикальным направляющим, закрепленным на стойках, и закрытых кожухами, выполненными по типу гармошки, а на приставной части станины расположены индексный поворотный стол с вертикальной осью, предназначенный для крепления заготовки, который в свою очередь установлен на поперечном столе горизонтального перемещения заготовки, при этом каретки перемещаются за счет передач винт-гайка качения, а их движение реализуется следящим приводом, линейные датчики перемещения которого закреплены на стойках, а поперечный стол с установленным на нем индексным поворотным столом и заготовкой совершает горизонтальные перемещения вдоль оси шпинделя по направляющим, закрепленным на приставной части станины, по краям которой расположены шнековые транспортеры для удаления стружки, а для обеспечения функционирования поворотного, индексного стола служит гибкий подвод электроэнергии и рабочих сред, необходимых для работы его исполнительных механизмов.This is achieved by the fact that in a machining center with hybrid kinematics containing a bed, racks and a mechanism of parallel kinematics with an instrumental spindle, the bed is made of a T-shape, consisting of two parts: the main and attached, while on the main part of the bed is rigidly opposed to each other vertical racks are mounted, connected in the upper part by a traverse, on which the tool magazine is located with the auto-operator of tool change, and the tool body, horizontally located, of the spindle with a lever-type parallel kinematics mechanism that allows the spindle to move in two coordinates in a vertical plane perpendicular to the spindle axis, due to the movement of the carriages along the vertical guides mounted on the uprights and closed by casings made according to the accordion type, and on the attached part of the bed are located index rotary table with a vertical axis, designed to secure the workpiece, which in turn is mounted on a transverse table for horizontal movement of the workpiece, with the carriages are moved by rolling screw-nut gears, and their movement is carried out by a follower drive, the linear displacement sensors of which are fixed on the racks, and the transverse table with the index rotary table and workpiece mounted on it performs horizontal movements along the spindle axis along the guides mounted on the auxiliary part of the bed, on the edges of which there are screw conveyors for removing chips, and to ensure the functioning of the rotary index table, a flexible supply of electricity and and working environment necessary for his actuators.
На фиг. 1 представлена аксонометрическая проекция обрабатывающего центра типа «Бипод» с гибридной кинематической структурой (вид спереди); на фиг. 2 - его аксонометрическая проекция (вид сбоку); на фиг. 3 - вид на обрабатывающий центр сверху; на фиг. 4 - аксонометрическая проекция рычажного механизма параллельной кинематики; на фиг. 5 - траектория движения одного из рычагов рычажного механизма параллельной кинематики из крайнего положения, на фиг. 6 - представлена общая схема стола поворотно-качающегося двухкоординатного.In FIG. 1 is a perspective view of a Bipod type machining center with a hybrid kinematic structure (front view); in FIG. 2 - its axonometric projection (side view); in FIG. 3 is a top view of the machining center; in FIG. 4 - axonometric projection of the lever mechanism of parallel kinematics; in FIG. 5 - the trajectory of one of the levers of the lever mechanism of parallel kinematics from the extreme position, in FIG. 6 - a general diagram of a rotary-swinging two-coordinate table is presented.
Обрабатывающий центр типа «Бипод» с гибридной кинематической структурой содержит станину (фиг. 1) Т-образной формы, состоящую из двух частей. Под гибридной кинематической структурой понимается структура, сочетающая традиционные механизмы и механизмы параллельной кинематики. Станина установлена на клиновых башмаках 22. На основной части 2 станины оппозитно друг другу жестко крепятся вертикальные стойки 3 и 4, соединенные в верхней части траверсой 7, на которой расположен инструментальный магазин 11 с автооператором смены инструмента 12. Корпус горизонтального шпинделя 10 соединен с рычагами 8 и 9 механизма параллельной кинематики, который обеспечивает его перемещение по двум координатам в вертикальной плоскости, перпендикулярной оси шпинделя, за счет перемещений кареток 5 и 6 по вертикальным направляющим, закрепленным на стойках 3 и 4, и закрытых кожухами 13 и 14, выполненными по типу «гармошки».The processing center of the "Bipod" type with a hybrid kinematic structure contains a bed (Fig. 1) of a T-shape, consisting of two parts. Hybrid kinematic structure refers to a structure that combines traditional mechanisms and mechanisms of parallel kinematics. The bed is mounted on
На приставной части 1 станины расположены индексный поворотный, горизонтально расположенный, стол 20 для крепления заготовки (не показана), который в свою очередь установлен на поперечном столе 19 горизонтального перемещения заготовки (фиг. 2, 3). Каретки 5 и 6 по вертикальным направляющим стоек 3 и 4 перемещаются за счет передач винт-гайка качения (не показана), при этом их движение реализуется следящими приводами, линейные датчики перемещения 23 и 24 которых также закреплены на стойках 3 и 4.On the attached
Поперечный стол 19 с установленным на нем индексным поворотным столом 20 и заготовкой совершает горизонтальные перемещения вдоль оси шпинделя по направляющим (не показаны), закрепленным на станине, с помощью механизма, аналогичного используемому для перемещения кареток 5 и 6 (не показан).The transverse table 19 with the
По краям приставной станины расположены шнековые транспортеры для удаления стружки с приводами 15 и 16 (фиг. 3). Для обеспечения функционирования поворотного, индексного стола 20, служит гибкий подвод 21 электроэнергии и рабочих сред (воздух, масло и охлаждающая жидкость для прямого привода стола), необходимых для работы его исполнительных механизмов (показаны).On the edges of the attached bed are screw conveyors for removing chips with
Рычажный механизм параллельной кинематики (фиг. 4) включает в себя рычаги 8 и 9, в исходном положении симметрично расположенные относительно плоскости симметрии станка (фиг. 1 и 4). С одной стороны рычаг 8 жестко, а рычаг 9 шарнирно связаны с корпусом инструментального шпинделя 10, а с другой - с каретками 5 и 6 соответственно, посредством шарниров 25 и 26.The lever mechanism of parallel kinematics (Fig. 4) includes
Рычаги 8 и 9 механизма параллельной кинематики имеют сложную форму (на фиг. 5 представлена форма одного из рычагов). Они изогнуты в плоскости, перпендикулярной оси шпинделя таким образом, что огибают при своем движении защитный кожух 27 (фиг. 1) приставной станины, обеспечивая максимальную компактность конструкции.The
Защитный кожух 27 предназначен для предотвращения попадания стружки на элементы конструкции станины, и в поперечном сечении имеет форму двухскатной крыши со скатами 17 и 18, которая обеспечивает свободный сход стружки к шнековым транспортерам.The
Обрабатывающий центр типа «Бипод» с гибридной кинематической структурой работает следующим образом.The processing center type "Bipod" with a hybrid kinematic structure operates as follows.
Инструментальный шпиндель 10, перемещаясь по заданной траектории, за счет механизма параллельной кинематики, при помощи закрепленного в нем инструмента, например фрезы (не показан), обрабатывает заготовку сложного профиля (не показана). Шпиндель 10 соединен с рычагами 8 и 9 механизма параллельной кинематики, что обеспечивает его перемещение по двум координатам в вертикальной плоскости, перпендикулярной оси шпинделя, за счет перемещений кареток 5 и 6 по вертикальным направляющим, закрепленным на стойках 3 и 4. При этом перемещение индексного поворотного стола 20 с заготовкой в направлении, перпендикулярном плоскости обработки, осуществляется посредством поперечного стола 19. Шнековые транспортеры с приводами 15 и 16, расположенные по краям приставной станины, удаляют стружку. Для обеспечения функционирования поворотного, индексного стола 20, служит гибкий подвод 21 электроэнергии и рабочих сред, необходимых для работы его исполнительных механизмов.The
Рычаги 8 и 9 механизма параллельной кинематики изогнуты в плоскости, перпендикулярной оси шпинделя таким образом, что огибают при своем движении защитный кожух 27 приставной станины, обеспечивая максимальную компактность конструкции.The
Возможен вариант, когда вместо индексного поворотного стола 20, на поперечном столе 19 устанавливается поворотно-качающийся двухкоординатный стол (фиг. 6).It is possible that instead of an index rotary table 20, a rotary-oscillating two-coordinate table is installed on the transverse table 19 (Fig. 6).
При этом перемещение поворотно-качающегося двухкоординатного стола с заготовкой в направлении, перпендикулярном плоскости обработки, осуществляется посредством поперечного стола 19.In this case, the movement of the rotary-swinging two-coordinate table with the workpiece in the direction perpendicular to the processing plane is carried out by means of the transverse table 19.
Стол поворотно-качающийся двухкоординатный (фиг. 6) состоит из поворотного стола 28, закрепленного с возможностью качания относительно горизонтальной оси 29, перпендикулярной оси шпинделя станка (не показан) с помощью опорного вала 30, установленного в роликовом двухрядном радиальном подшипнике 31, и приводного вала 32, установленного в роликовом упорно-радиальном подшипнике 33. Подшипники 31 и 33 установлены в отверстиях вертикальных проушин основания 34. В поворотном столе 28 на упорно-радиальном подшипнике 35 установлена планшайба 36, вращающаяся относительно вертикальной оси 37. Вращение планшайбы 36 обеспечивается прямым приводом со встроенным моментным двигателем, состоящим из ротора 38 и статора 39. Контроль угла поворота планшайбы и ее фиксация в заданном положении обеспечивается датчиком 40 и тормозным устройством, состоящим из муфты 41, выполненной в виде упругодеформируемой оболочки. Муфта взаимодействует с втулкой 42, жестко соединенной с планшайбой 36 и стаканом 43 гидроцилиндра, образованного стаканом 43, крышкой 44 и поршнем 45, размещенными соосно корпусу поворотного стола 28.The two-axis rotary-swing table (Fig. 6) consists of a rotary table 28 fixed with the possibility of swinging relative to the
Качание стола 28 вокруг горизонтальной оси 29 обеспечивается прямым приводом со встроенным моментным двигателем, состоящим из ротора 46 и статора 47. Контроль угла поворота стола 28 при качании и его фиксация в заданном положении обеспечивается датчиком 49 и тормозным устройством, состоящим из муфты 50, выполненной в виде упругодеформируемой оболочки. Муфта взаимодействует с приводным валом 32, и стаканом 51 гидроцилиндра, образованного стаканом 51, крышкой 52 и поршнем 53.The swing of the table 28 around the
Стол поворотно-качающийся двухкоординатный работает следующим образом.Table rotary-swing two-coordinate works as follows.
На планшайбе 36 поворотного стола 28 устанавливается и закрепляется заготовка (не показана), которая вращается вокруг вертикальной оси 37 прямым приводом со встроенным моментным двигателем, состоящим из статора 38 и ротора 39. Угол поворота и скорость вращения определяются управляющим сигналом устройства числового программного управления (УЧПУ) (не показано), вырабатываемым на основании сигнала обратной связи от датчика поворота 40. В заданном угловом положении заготовка фиксируется относительно оси 37 муфтой 41, взаимодействующей с втулкой 42, жестко соединенной с планшайбой 36 и стаканом 43 гидроцилиндра, образованного стаканом 43, крышкой 44 и поршнем 45, размещенными соосно корпусу поворотного стола 28. Качание заготовки относительно горизонтальной оси 29 реализуется прямым приводом со встроенным моментным двигателем, состоящим из статора 47 и ротора 46. Угол поворота и скорость вращения определяются управляющим сигналом устройства числового программного управления (УЧПУ) (не показано), вырабатываемым на основании сигнала обратной связи от датчика поворота 49. В заданном угловом положении заготовка фиксируется относительно оси 29 муфтой 50, выполненной в виде упругодеформируемой оболочки. Муфта взаимодействует с приводным валом 32 и стаканом 51 гидроцилиндра, образованного стаканом 51, крышкой 42 и поршнем 43.A blank (not shown) is mounted and fixed on the
Следует заметить, что прямой привод качания заготовки относительно горизонтальной оси 29 также выполнен со встроенным моментным двигателем, датчиком и тормозным устройством, аналогичными приводу вращения планшайбы 36.It should be noted that the direct drive swing the workpiece relative to the
Работа гидроцилиндров и встроенных моментных двигателей обеспечивается соответствующими гидравлическими и электрическими блоками (не показаны), под управлением УЧПУ.The operation of hydraulic cylinders and built-in torque motors is provided by appropriate hydraulic and electrical units (not shown), under the control of the CNC.
Стол поворотно-качающийся двухкоординатный, предназначенный для угловых поворотов установленной на нем заготовки, применяется на станках сверлильно-фрезерно-расточной группы при выполнении операций многокоординатной механической обработки деталей с требуемой точностью.A two-axis rotary-swing table, designed for angular rotations of a workpiece installed on it, is used on machines of a boring-milling-boring group when performing multi-coordinate machining of parts with the required accuracy.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013154340/02A RU2572112C2 (en) | 2013-12-09 | 2013-12-09 | Machining centre with hybrid kinematics |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013154340/02A RU2572112C2 (en) | 2013-12-09 | 2013-12-09 | Machining centre with hybrid kinematics |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013154340A RU2013154340A (en) | 2015-06-20 |
RU2572112C2 true RU2572112C2 (en) | 2015-12-27 |
Family
ID=53433396
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013154340/02A RU2572112C2 (en) | 2013-12-09 | 2013-12-09 | Machining centre with hybrid kinematics |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2572112C2 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1116548A3 (en) * | 2000-01-17 | 2002-04-17 | Toyoda Koki Kabushiki Kaisha | A machine tool having a vertical main spindle and a method of making the same |
RU38126U1 (en) * | 2003-12-25 | 2004-05-27 | ОАО "Национальный институт авиационных технологий" | METAL-CUTTING MACHINE FOR INTEGRATED FIVE-ORDER PROCESSING |
RU2285602C1 (en) * | 2005-03-04 | 2006-10-20 | Открытое акционерное общество "Национальный институт авиационных технологий" (ОАО "НИАТ") | Metal cutting high-speed five-coordinate center with tripod-module |
EP2058083A1 (en) * | 2006-08-23 | 2009-05-13 | Tsudakoma Kogyo Kabushiki Kaisha | Machining head for machine tool |
RU128854U1 (en) * | 2012-12-17 | 2013-06-10 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | PROCESSING CENTER TYPE "BIPOD" WITH HYBRID KINEMATIC STRUCTURE |
RU128855U1 (en) * | 2012-12-17 | 2013-06-10 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | TURNING TABLE DOUBLE-ORDER TABLE |
-
2013
- 2013-12-09 RU RU2013154340/02A patent/RU2572112C2/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1116548A3 (en) * | 2000-01-17 | 2002-04-17 | Toyoda Koki Kabushiki Kaisha | A machine tool having a vertical main spindle and a method of making the same |
RU38126U1 (en) * | 2003-12-25 | 2004-05-27 | ОАО "Национальный институт авиационных технологий" | METAL-CUTTING MACHINE FOR INTEGRATED FIVE-ORDER PROCESSING |
RU2285602C1 (en) * | 2005-03-04 | 2006-10-20 | Открытое акционерное общество "Национальный институт авиационных технологий" (ОАО "НИАТ") | Metal cutting high-speed five-coordinate center with tripod-module |
EP2058083A1 (en) * | 2006-08-23 | 2009-05-13 | Tsudakoma Kogyo Kabushiki Kaisha | Machining head for machine tool |
RU128854U1 (en) * | 2012-12-17 | 2013-06-10 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | PROCESSING CENTER TYPE "BIPOD" WITH HYBRID KINEMATIC STRUCTURE |
RU128855U1 (en) * | 2012-12-17 | 2013-06-10 | Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации | TURNING TABLE DOUBLE-ORDER TABLE |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013154340A (en) | 2015-06-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3195988B1 (en) | Five-degree-of-freedom parallel robot with multi-shaft rotary brackets | |
CN104260106B (en) | A kind of joint module of stiffness variable | |
CN104551714B (en) | Parallel mechanism with spatial two rotation and one translation freedom degrees | |
CN104001974B (en) | For the rotary movement-translation decoupling zero process unit in parallel of large thin-wall component milling | |
CN103101049B (en) | Three-degree-of-freedom plane parallel mechanism with novel redundant drive branched-chain | |
CN101623824B (en) | Gantry type five axes numerical control machine tool | |
CN105729141A (en) | Precise linear two-dimensional double-drive workbench based on control of open numerical-control system | |
CN103101050B (en) | Novel plane two-degree-of-freedom redundant drive parallel moving platform | |
US9878409B2 (en) | Machine tool for machining | |
EP3089845B1 (en) | Five-axis machining apparatus | |
JP7217223B2 (en) | Machine tools and methods of machining them | |
CN102248227A (en) | Machine tool for machining spiral bevel gear | |
CN104972455B (en) | There is the series-parallel robot of redundant drive based on plane parallel mechanism | |
CN104772628A (en) | Three-freedom-degree parallel-connection spindle head mechanism | |
JP7504136B2 (en) | Numerically controlled gear cutting device | |
CN102152133A (en) | Five-coordinate locating mechanism | |
CN103978393A (en) | Parallel machine tool capable of realizing five-axis processing | |
CN107101793A (en) | Multi-direction motion platform | |
CN101318296A (en) | Two-freedom primary shaft feed function module driven by linear electric motor in parallel | |
CN103522079A (en) | Double-spring pre-tightening flexible decoupling linear motor locating platform | |
CN206123643U (en) | Five redundant degree of freedom series -parallel connection robots move | |
RU2572112C2 (en) | Machining centre with hybrid kinematics | |
CN212217783U (en) | Vertical series-parallel carving machine | |
KR101732993B1 (en) | Plano miller | |
CN201073718Y (en) | Laser cutting machine tool |