SU1481026A1 - Устройство дл автоматической смены инструмента и инструментальных головок на металлорежущем станке - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к станкостроению и предназначено дл  использовани  в многооперационных металлорежущих станках с ЧПУ с автоматической сменой инструмента и инструментальных головок. Целью изобретени   вл етс  сокращение времени смены инструмента и инструментальных головок. Устройство содержит инструментальный магазин, выполненный в виде много русного стеллажа с  чейками, в которых установлены инструменты, а в нижнем  русе - инструментальные головки. Впереди шпиндельной бабки смонтирован портал, состо щий из стоек и траверсы, на направл ющих которой установлен манипул тор, включающий каретку с приводом дл  ее перемещени  по траверсе и привод дл  перемещени  ползуна по направл ющим каретки. На нижнем конце ползуна закреплена платформа 18, на которой смонтирована двухзахватна  механическа  рука дл  смены инструментальных оправок с захватами, оснащенными направл ющими 21 с базирующими пальцами 22 и 23. На платформе 18 установлена с возможностью вращени  двухзахватна  механическа  рука 29, имеюща  поворотные захваты 31 и 32. Продольные оси гнезд захватов механической руки дл  смены инструментальных головок и продольна  ось захвата 32 механической руки 29 расположены с возможностью размещени  в одной вертикальной плоскости, параллельной направлению перемещени  манипул тора. Продольна  ось захвата 31 расположена относительно профильной оси захвата 32 на величину T, равную рассто нию между  чейками  руса магазина с инструментами, а захваты рук дл  смены инструментов и инструментальных головок расположены с возможностью размещени  между  русами магазина. Рассто ни  между ос ми гнезд захватов руки дл  смены инструментальных головок и осью поворота руки 29 неодинаковы. 5 ил.

Description

Изобретение относитс  к станкостроению и предназначено дл  использовани  в многооперационных металлорежущих станках с ЧПУ дл  автоматической смены инструмента и инструментальных головок.

Целью изобретени   вл етс  сокращение времени смены инструмента и инструментальных головок.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство , общий вид; на фиг. 2 - манипул тор с установленными в его захватах инструментальными головками, общий вид; на фкг. 3 - то же, вид сверху; на фиг. 4 - положение манипул тора при взаимодействии захватов с инструментом в магазине; на фиг. 5 - то же, вид сверху.

Устройство содержит инструментальный магазин 1, выполненный в виде много русного сгеллажа, образованного расположенными по горизонтали и вертикали  чейками с установленными в них инструментами 2 и 3 с правой п левой стороны, а в нижнем  русе установлены сменные инструментальные головки 4 и 5. Стеллаж закреплен на столе 6, перемещающемс  по направл ющим станины 7 с помощью привода 8. Впереди шпиндельной бабки 9, имеющей шпиндель 10, станка 11 установлен портал, состо щий из стоек 12 и траверсы 13, на направл ющих которой установлен манипул тор , включающий каретку 14, привод 15 дл  ее перемещени  по траверсе 13 и привод 16 дл  перемещени  ползуна 17 по направл ющим каретки 14. На нижнем конце ползуна 17 закреплен подвижный корпус в виде платформы 18, на которой закреплена двух- захватна  механическа  рука дл  смены инструментальных оправок с захватами 19 и 20. которые оснащены направл ющими 21 с базирующими пальцами 22 и 23, последний выполнен срезанным дл  облегчени  базировани .

Все сменные инструментальные головки на нижней опорной плоскости имеют базовые отверсти  (не показаны), взаимодействующие с базирующими пальцами 22 и 23, которые также предусмотрены в нижнем  русе инструментального магазина 1 дл  базировани  инструментальных головок, а в верхней части имеют базирующий конус 24, взаимодействующий с конусным отверстием шпиндел  10 бабки 9, и захватную часть 25, взаимодействующую с механизмом зажима инструмента в шпинделе 10 (не показан).

Дл  закреплени  инструментальных головок на шпиндельной бабке 9 на каждой головке предусмотрены по четыре втулки 26, запрессованные в корпус головки и имеющие отверсти  27. На платформе 18 на поворотной оси 28 установлена двухзахватна  механическа  рука 29, закрыта  кожухом 30, имеюща  поворотные захваты 31 и 32, на ос х поворота которых закреплены гидроцилиндры 33, св занные с помощью кривошипов 34 с шатунами 35, закрепленными

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

на тех же ос х, но с противоположной стороны механической руки 29. Дл  поворота механической руки 29 в платформу 18 встроен гидроцилиндр 36, на штоке которого закреплена зубчата  рейка, зацепл юща с  с шестерней (не показана), посаженной на оси 28.

Продольные оси гнезд захватов 19 и 20 механической руки дл  смены инструментальных головок и продольна  ось захвата 32 механической руки 29 расположены с возможностью размещени  В одной вертикальной плоскости, параллельной направлению перемещени  манипул тора, а продоль- ЕШЯ ось захвата 32 - на рассто нии t, равном рассто нию между  чейками  руса магазина с инструментами. Это смещение сделано дл  того, чтобы захват 31 мог вз ть инструмент 2 или любой другой инструмент в этом р ду в другом  русе инструментального магазина 1, а захват 19, не меша  ему, свободно заходил в соседнюю  чейку, не контактиру  с наход щимс  в ней инструментом , а только охватыва  его конусную оправку направл ющими.

В св зи с тем, что захваты 31 и 32 расположены относительно захватов 19 и 20 на рассто нии, несколько большем шага  чеек магазина в вертикальной плоскости (H-1-h), то когда захват 31 берет инструмент в одном из  русов, захват 19 в это врем  заходит в соседний р д и соседний  рус, расположенный выше.

Смещение захвата 32 относительно захвата 20 на величину h вызвано тем, что при смене инструмента в бабке 9 захват 20 не должен упиратьс  в ее корпус, в то врем  как захваты 32 и 31 взаимодействуют со шпинделем 10.

При смене инструмента в вертикальном шпинделе включаетс  привод 15, каретка 14 перемещаетс  к инструментальному магазину 1, включаетс  привод 16, и ползун 17 перемещаетс  вниз к инструменту. При этом каретка 14 имеет две программируемые позиции остановки - справа или слева магазина 1, а ползун 17 - столько позиций, сколько  русов в магазине 1.

Одновременно включаетс  привод 8, и стол 6 магазина 1 перемещаетс  так, чтобы запрограммируемый инструмент остановилс  на линии действи  руки 29 против захвата 31, если инструмент находитс  в правой секции, или против захвата 32, если инструмент находитс  в левой секции.

Движением каретки 14 захват 31 (32) берет инструмент за захватную часть, зажимает его, каретка 14 останавливаетс , реверсируетс  и отходит от магазина 1 с инстру- MCHiOM в захвате.

Включаетс  привод 16, ползун 17 поднимаетс  или опускаетс  на запрограммируе- мую высоту, каретка 14 и ползун 17 останавливаютс . Это позици  ожидани . Она выбираетс  как можно ближе к шпинделю 10 с тем, чтобы врем  смены инструмента было минимальным, при этом учитываютс  конфигураци  и размеры обрабатываемой детали , вылет шпиндел  10, длина инструмента и его диаметр.

Врем  смены инструмента минимально, когда путь перемещени  каретки 14 с позиции ожидани  до захвата инструмента захватом 32 в шпинделе 10 наименьший, при этом ползун 17 уже занимает нужное положение по высоте и только один из узлов (или шпиндель 10, или стол станка) сходит с рабочей координаты на врем  смены инструмента .

С позиции ожидани  каретка 14 перемещаетс  вправо к бабке 9, механическа  рука 29 захватом 32 охватывает оправку ин- струмента, наход щегос  в шпинделе 10. Каретка 14 останавливаетс , происходит отжим оправки в шпинделе 10, включаетс  привод 16, и ползун 17 перемещаетс  вниз, вынима  конусную часть оправки инструмента . Включаетс  гидроцилиндр 36, механи- ческа  рука поворачиваетс  на 180° вокруг оси 28 по часовой стрелке, останавливаетс , привод 16 реверсируетс , ползун 17 перемещаетс  вверх, вводит конус инструмента в конусное отверстие шпиндел  10. Включаетс  механизм зажима инструмента и зажимает его за захватную часть, включаетс  привод 15. Каретка 14 перемещаетс  влево, освобождает вставленный в шпиндель 10 инструмент, бабка 9 или стол перемещаетс  в рабочую позицию.

Устройство начинает работать. Каретка 14 в это врем  перемещаетс  влево, останавливаетс , включаетс  привод

16и ползун 17 перемещаетс  до совмещени 

с  чейкой, в которую должен быть установ- лен инструмент. Включаетс  привод 15, каретка 14 перемещаетс  к инструментальному магазину 1, останавливаетс , при этом инструмент в захвате отжимаетс , а в  чейке зажимаетс , привод 15 реверсируетс , каретка 14 перемещаетс  от инструментального магазина 1 и останавливаетс .

Включаетс  привод 8, стол перемещаетс  и выводит в позицию загрузки следующий подлежащий замене инструмент.

Далее цикл повтор етс .

Манипул тор обеспечивает вз тие и установку инструментов в любой  рус правой и левой секций инструментального магазина 1, при этом высота стоек 12 выбрана с учетом высоты стеллажа таким образом, чтобы механическа  рука 29 с инструментом проходила над его верхней стенкой.

Установка и смена инструментальных головок производ тс  следующим образом.

Дл  установки головки 4 на бабку 9 манипул тор движением каретки 14 и ползуна

17перемещает платформу 18 к нижнему  ру- су правой секции инструментального магазина 1 и движением каретки 14 подводит захват 19 под опорную поверхность головки 4, базкрхет ее на базирующие пальцы 22 и 23, которые предохран ют ее от смещени  при транспортировке. Включаетс  привод 16, ползун 17 перемещаетс  вверх, снимает головку 4 с направл ющих стеллажа и останавливаетс . Включаетс  привод 15, каретка 14 перемещаетс  вправо, головка 4 вынимаетс  из  чейки стеллажа, включаетс  привод 16, ползун 17 перемещаетс  на запрограммированную высоту, согласованную с высотой бабки 9. Включаетс  привод 15, каретка перемещаетс  вправо, останавливаетс  в позиции ожидани  и ждет, пока станок закончит начатую операцию. После окончани  резани  вертикальным шпинделем 10 стол станка с обрабатываемой деталью перемещаетс  настолько, чтобы не мешать установке головки 4, или дл  этой цели ползун 17 поднимаетс , включаетс  привод 15, каретка перемещаетс  вправо, рука 29 захватом 32 зажимае; инструмент, вынимает его из шпиндел  10 движением ползуна 17 вниз, причем он перемещаетс  вниз настолько, чтобы захватна  часть 25 конуса 24 головки 4 была ниже нижней кромки бабки 9. Затем включаетс  привод 15, каретка 14 перемещаетс  вправо и останавливаетс  в положении, когда конус 24 совмещен с осью шпиндел  10. Включаетс  привод 16, ползун 17 с головкой 4 перемещаютс  вверх, конус 24 вводитс  в конусное отверстие шпиндел  0, а втулки 26 надеваютс  на зажимные т ги механизма зажима головок , встроенного в корпус бабки (не показаны ) .

Механизм зажима инструмента зажимает захватную часть 25 конуса 24 головки 4 и подт гивает ее к торцу бабки 9, включаютс  механизмы зажима головки, и она зажимаетс . Включаетс  привод 16, ползун 17 перемещаетс  вниз, вывод тс  базирующие пальцы 22 и 23 из базовых отверстии на головке 4, включаетс  привод 15, и каретка 14 перемещаетс  в позицию ожидани . Если в головку 4 не был вставлен заранее необходимый инструмент, то до вз ти  головки 4 захватом 31 из стеллажа механической рукой 29 беретс  запрограммированный инструмент , предназначенный дл  головки 4, который транспортируетс  от магазина 1 к бабке 9 вместе с головкой 4, при этом головка находитс  в захвате 19, а инструмент - в захвате 31.

Установка и смена инструмента в горизонтальном шпинделе производ тс  следующим образом.

Из стеллажа магазина инструмент беретс  рукой 29 и транспортируетс  в зону ожидани , как описано.

Дл  смены инструмента в головке 4 последн   автоматически поворачиваетс  шпинделем к механической руке 29, которой включаютс  гидроцплпн фы 33, к захваты 32 поворачиваютс  на 90е. Включаетс  привод 15, каретка перемещаетс  вправо

и останавливаетс , включаетс  привод 16, ползун 17 перемещаетс  вниз, и захват 32 зажимает инструмент, а механизм отжима отжимает его в шпинделе головки 4. Включаетс  привод 15, каретка 14 перемещаетс  влево, выжимает конус инструмента из шпиндел  головки 4, затем включаетс  гидроцилиндр 36, рука 29 поворачиваетс  на 180°. Привод 15 реверсируетс , каретка 14 перемещаетс  вправо, конусна  часть инструмента вводитс  в коническое отверстие шпиндел  головки 4, происходит зажим инструмента . Включаетс  привод 16, ползун 17 перемещаетс  вверх, захват 31 освобождает захватную часть инструмента, головка 4 поворачиваетс  в рабочую позицию. Происходит обработка. Захваты 31 и 32 поворачиваютс  на 90° аналогичным образом.

Ползун 17 поднимаетс  в верхнее положение , останавливаетс , включаетс  привод 15, каретка 14 перемещаетс  влево, механическа  рука 29 проходит с инструментом над стеллажом магазина 1, включаетс  привод 16, ползун 17 опускаетс  и останав- ливаетс  против запрограммированной  чейки левой секции стеллажа. Включаетс  привод 15, каретка 14 перемещаетс  вправо, захват 32 вставл ет инструмент в гнездо  чейки. Привод 15 реверсируетс , каретка 14 перемещаетс  влево, включаетс  привод 16, ползун 17 перемещаетс  вниз и останавливаетс  против головки 5, включаетс  привод 15, каретка 14 перемещаетс  вправо, захват 20 подводитс  под опорную поверхность головки 5. Ползун 17 перемещаетс  вверх, базирующие пальцы 22 и 23 ввод тс  в базовые отверсти  на опорной поверхности головки 5, головка снимаетс  с направл ющей  чейки, каретка 14 перемещаетс  влево и вынимает головку 5 из  чейки . Включаетс  привод 6, ползун 17 перемещаетс  в верхнее положение, каретка 14 перемещаетс  вправо, ползун 17 опускаетс  вниз до уровн  установленной головки 4 на бабке 9 и останавливаетс  в позиции ожидани .

По окончании работы головкой 4 стол станка с обрабатываемой деталью перемещаетс  вперед, освобожда  пространство в зоне смены головок. Головка 4 поворачиваетс  шпинделем вперед, каретка 14 перемещаетс  вправо, захват 20 подводитс  под опорную поверхность головки 4, котора  отжимаетс  с помощью четырех зажимов и, удержива сь механизмом зажима инструмента , опускаетс  на направл ющие 21 и центрирующие пальцы 22 и 23, происходит

отжим захватной части конуса 24.

Ползун 17 перемещаетс  вниз, конус 24 выходит из конусного отверсти  шпиндел  10, каретка 14 перемещаетс  вправо до совмещени  головки 5 со шпинделем 10, и далее

П процесс происходит, как описано.

Головка 4, наход ща с  в захвате 20 на платформе 18 манипул тора, транспортируетс  и устанавливаетс  в  чейке стеллажа магазина 1 дл  хранени  или находитс  в позиции ожидани , если ее нужно оп ть

5 использовать в работе вместо головки 5.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  автоматической смены

   инструмента и инструментальных головок на металлорежущем станке, содержащее инструментальный магазин в виде вертикального стеллажа с  чейками, в нижнем  русе которого установлены инструментальные

   c. головки, манипул тор с подвижным корпусом и установленной на нем с возможностью вращени  двухзахватной механической рукой дл  смены инструмента, а также двухзахватной рукой дл  смены инструментальных головок с гнездами под инстру0 мент в захватах, у которых по меньшей мере профильна  ось одного захвата руки дл  смены инструмента и продольна  ось захватов руки дл  смены инструментальных головок расположены с возможностью размещени  в одной вертикальной плоскости, от5 лишающеес  тем, что, с целью сокращени  времени смены инструмента и инструментальных головок, продольна  ось другого захвата руки дл  смены инструмента расположена относительно первой на рассто нии, равном рассто нию между  чейками  руса магазина с инструментами, а рука дл  смены инструментальных головок закреплена на подвижном корпусе, причем захваты рук дл  инструментов и инструментальных головок расположены с возможностью разс мещени  между  русами магазина, а рассто ни  между ос ми гнезд захватов руки дл  смены инструментальных головок и осью поворота руки дл  смены инструментов неодинаковы.

   0

   15 7«

   W

   /

   72

   -V-r

   3 2

   -4Гч ч Ж /g

   ,j

   Фиг 2

   V

   го

   п

   30

   Фие.Ц