SU554129A1 - Автооператор - Google Patents

Description

На фиг. 1 и 2 показаны органы азтооператора в исходном положении, т. е. перед сменой инструмента (вид спереди и в плане); на фиг. 3 и 4 - органы автокооператора в начале его работы, с выдвинутыми к периферии руками дл  захвата инструмента (вид спереди и в плане); на фиг. 5 и 5 - органы автооператора при сведенных к центру обоймах с выдвинутыми-руками (вид спереди и в плане); на фиг. 7 и 8 - органы автооператора после поворота головки на 180° по часовой стрелке вместе со сведенными обоймами и выдвинутыми руками, т. е. обмен месторасположением в пространстве отработавшим и подготовленным дл  смены инструментами (вид спереди и в плане); на фиг. 9 и 10 - органы автооператора при вложенных в  чейку магазина и шпиндель станка замененных инструментах путем разведени  обойм с выдвинутыми руками (вид спереди и в плане); на фиг. 11 и 12 - органы автооператора при отведенных к центру руках , после замены инструментов в шпинделе станка и в  чейке магазина (вид спереди и в плане); на фиг. 13 и 14 - органы автооператора перед поворотом корпуса на 180° против часовой стрелки, т. е. возврата автооператора в исходное положение (вид спереди и в плане ); на фиг. 15 - кинематическа  схема автооператора; на фиг. 16--схема положени  сегментного кулачка относительно жесткого и подпружиненного упоров в положении органов автооператора до поворота корпуса на 180° по часовой стрелке; на фиг. 17 -то же, что и на фиг. 16, но после поворота корпуса на 180° по часовой стрелке.

Предлагаемый автооператор на металлорежущем станке, например горизонтально-расточном , наиболее удобно располагаетс  на передней стенке стойки 1. Магазин же с инструментом (на фигурах показаны его  чейки 2) располагаетс  за стойкой относительно шпиндельной бабки 3. Шпиндельна  бабка имеет расточный шпиндель 4 и может перемешатьс  только по вертикали (см. фиг. 1 и 2).

К передней стенке стойки 1 крепитс  плита 5 автооператора, на которой смонтирован поворотный корпус 6. Ось враш,ени  поворотного корпуса параллельна оси шпиндел . Плита 5 может быть съемной или может быть отлита вместе со стойкой станка, т. е.  вл етс  базовой деталью станка.

На поворотном корпусе 6 оппозитно и симметрично относительно оси его врашени  смонтированы поворотные обоймы 7 и 8, в которых расположены поступательно перемешаемые руки 9 и 10 с захватами И и 12 дл  инструмента , имеющие пружинные защелки, которые не позвол ют инструменту выпадать при манипул ци х. В плите автооператора 5 расположен силовой двигатель, вращающий вал 13.

Дл  движений органов автооператора могут быть использованы различные по конструкции и устройству силовые двигатели, создающие вращение вала. В качестве примера в описании дан силовой двигатель в виде гидроцилиндра 14, шток 15 которого жестко прикреплен к внутренней стенке плиты 5 (см. фиг. 15). На наружной поверхности гидроцилиндра 14 нарезана рейка 16, с которой находитс  в зацеплении зубчатое колесо Г/, смонтированное на валу 13.

На другом конце вала 13 посажено коническое зубчатое колесо 18, сцепленое с двум  коническими зубчатыми колесами 19 и 20,  вл ющеес  началом кинематических ветвей последовательно сцепленных цилиндрических зубчатых колес, в каждой из которых последние колеса сцеплены с рейками, нарезанными на руках 9 и 10.

Кинематическа  ветвь к руке 9: коническое зубчатое колесо 19 - вал 21 - пара сцепленных цилиндрических зубчатых колес 22 и 23 - вал 24 - пара сцепленных цилиндрических зубчатых колес 25 и 26 - рейка на руке 9.

Кинематическа  ветвь к руке 10: коническое зубчатое колесо 20 - вал 27 - пара сцепленных цилиндрических зубчатых колес 28 и 29 - вал 30 - пара сцепленных цилиндрических зубчатых колес 31 и 32 - рейка на руке 10.

Оси валов 24 и 30, на которых посажены

соответственно зубчатые колеса 23, 25 и 29,31,

 вл ютс  также ос ми поворота обойм 7 и 8

вместе с наход щимис  в них руками 9 и 10.

В руке 9 жестко закреплен палец 33, который проходит сквозь паз в обойме 7 и находитс  в контакте с закрепленным на корпусе плоским кулачком 34, имеющим пр моугольный участок в виде паза и дуговой выпуклый участок (см. фит. 6).

Аналогичный механизм имеет также рука 10: ее палец - 35 находитс  в контакте с закрепленным на корпусе плоским кулачком 36, имеющим пр моугольный и дуговые участки (см. фиг. 7).

На плите 5 установлены жесткий упор 37, подвижный подпружиненный утапливаемый упор, состо щий из упорного ролика 38, установленного в стака не 39 с буртиком, исключающий выпадение его из расточки в плите 5. Стакан 39 подпружинен пружиной 40.

На задней стенке корпуса 6 закреплен сегментный кулачок 41, взаимодействующий с жестким упором 37 и подпружиненным упорным роликом 38. Дл  утапливани  подпружиненного упорного ролика 38 на тыльной стороне обоймы 7 установлен неподвижный упор

42, а в обойме 8 смонтирован выдвижной толкатель 43, на котором нарезана рейка, наход ща с  в зацеплении с зубчатым колесом 31. Дл  подачи под давлением жидкости в гидроцилиндр 14 от насосной станции (на фигуpax не указана) служат электрогидравлические золотники 44 и 45, подключенные соответственно к системе ПУ станка и конечному выключателю 46, смонтированному на плите 5. Работает предлагаемое устройство .следующим образом.

Первоначально рассмотрим работу органов автооператора при смене инструмента, а затем - кинематические и силовые св зи, обеспечивающие эту работу.

На фиг. 1 и 2 показано исходное положение органов автооператора перед сменой инструмента , т. е. перед сн тием из шпиндел  станка 4 отработавшего сверла 47 и заменой его расточной оправкой 48. В этом положении руки 9 и 10 с захватами И и 12 вт нуты внутрь, сегментный кулачок 41 расположен слева от линии, проход ш,ей через оси неподвижного 37 и подвижного 38 упоров и зафиксирован ими (см. также фиг. 16).

Гидроцилиндр 14 в исходном положении автооператора находитс  внизу (см. фиг. 15). На фиг. 1 и 2 также показано, что шпиндельна  бабка 8 установлена в положение дл  обеспечени  возможности смены инструмента, т. е. ось шпиндел  4 совмешена с осью руки 10 и захвата 12, и  чейка магазина 2 с необходимым инструментом установлена так, чтобы ась очередного инструмента была совмеш,ена с осью руки 9 и ее захвата И. Установка шпиндельной бабки 3 и  чейки магазина 2 в эти положени  производитс  системой программного управлени  (СПУ).

Работа автооператора состоит из шести движений отдельных его органов. Первые три движени , при которых осуш,ествл етс  в итоге обмен месторасположением в пространстве отработавшего и очередного (подготовленного дл  смены) инструмента, составл ют первую фазз работы, а остальные три движени  - вторую фазу. При второй фазе осуш,ествл етс  установка обмен вших месторасположение инструментов в шпиндель станка и в  чейку магазина и возврат автооператора в исходное положение.

Перва  фаза состоит из следуюш,их трех движений.

Первым движением органов автооператора при смене инструмента  вл етс  выдвижение рук 9 и 10 к периферии, т. е. к шпинделю 4 и  чейке магазина 2, дл  сцеплени  своими захватами с замен емыми инструментами. По окончании этого движени  от СПУ подаетс  команда в шпиндельное устройство станка на отжим инструмента. В  чейке магазина инструмент фиксируетс  пружинной заш,елкой, силу которой рука легко преодолевает при последуюш ,ем удалении инструмента (см. фиг. 3 и 4), что избавл ет от необходимости подачи управл юш,их сигналов.

Вторым движением органов автооператора (см. фиг. 5 и 6)  вл етс  сведение обойм 7 и 8 (с выдвинутыми руками 9 и 10) к центру, т.е. к оси врашени  корпуса 6. При этом движении инструменты (в нашем примере расточна  оправка и сверло) вынимаютс  из своих конусных гнезд в шпинделе 4 и в магазине 2.

Третьим движением органов автооператора (см. фиг. 7 и 8)  вл етс  разворот корпуса 6 по часовой стрелке на 180°. С осуш,ествлением этого движени  расточна  оправка и сверло мен ютс  местами в пространстве.

Втора  фаза состоит из следующих трех движений, которые по своему характеру обратны трем двил ени м первой фазы, но последовательность их несколько изменена (дл  исключени  путаницы движени  второй фазы имеют пор дковые .названи  - четвертое, п тое и шестое).

Четвертым движением (см. фиг. 9 и 10) органов автооператора  вл етс  разведение обойм 7 и 8 с выдвинутыми руками 9 и 10 и вкладка помен вшихс  местами инструментов в  чейку магазина 2 и в шпиндель станка 4.

По окончании этого движени  от СПУ станка подаетс  сигнал в зажимной механизм шпиндел  4 на зажим инструмента.

П тое движение (см. фиг. 11 и 12) --отвод рук к центру от замененных инструментов.

Шестое движение (см. фиг. 13-14) органов автооператора осуществл етс  поворотом головки 6 на 180° против часовой стрелки, в результате чего автооператор возвращаетс  в исходное положение.

Дл  осуществлени  смены автооператором отработавшего и очередного инструментов от СПУ станка подаетс  сигнал на пусковой электрогидравлический золотник 44, который пропускает жидкость под давлением в электрогидравлический реверсивный золотник 45. Последний, наход сь в нормально-открытом состо нии (от управл ющего им конечного выключател  сигнал отсутствует) направл ет поток жидкости в верхнюю часть гидроцилиндра 14.

Гидроцилиндр 14 начинает двигатьс  вверх, так как его шток 15 закреплен на внутренней стенке плиты 5. Двига сь вверх, гидроцилиндр 14 начинает вращать зубчатое колесо 17 посредством своей рейки 16 и этим создает на валу 13 крут щий момент, направленный по часовой стрелке, т. е. со стороны конического зубчатого колеса 18.

Крут щий момент с вала 13 через конические колеса 18, 19 и 20 передаетс  на кинематические ветви последовательно сцепленных цилиндрических колес, последние из которых сцеплены с рейками, нарезанными на руках 9 и 10. Поскольку цилиндричес ше зубчатые колеса каждой кинематической ветви наход тс  в корпусе, в поворотном кронштейне и сцеплены с рейкой руки, то и усилие от крут щего момента на валу 13 одновременно передаетс  на эти органы автооператора, в

этом заключаетс  основной принцип дифференциальности зубчатого механизма, обладающего последовательно трем  степен ми свободы . Под действием усилий от направленного по

часовой стрелке крут щего момента на валу 13 корпус 6 стремитс  повернутьс  по часовой стрелке, обоймы 7 и 8 развернутьс  вокруг оси валов 24 и 30 и свестись к центру, а руки 9 и 10 выдвинутьс  к периферии. Однако

Claims (3)

1. благодар  наличию кинематических св зей между этими трем  органами автооператора перечисленные движени  одновременно не происход т , так как повороту корпуса преп тствует подвилсный упор 38, а повороту обойм при вт нутых руках преп тствуют пазы в плоских кулачках 34 и 56. Таким образом из исходного положени  создаютс  услови  дл  осуществлени  только одного движени : выдвижение рук 9 и 10 к периферии. Выдвижение рук 9 и 10 к периферии  вл етс  первым движением -органов автооператора при смене инструмента. По окончании этого движени  концы пальцев 33 и 35, установленные на руках 9 и 10 и двигаюпдиес  вместе с ними, выход т из пазов плоских кулачков 34 и 36 и дают возможность поворачиватьс  обоймам 7 и 8 вокруг осей валов 24 и 30 - начинаетс  .второе движение органов автооператора. При этом дальнейшее выдвижение рук 9 и 10 оказываетс  невозможным, так как средние части пальцев 33 и 35 упрутс  в кра  пазов обойм 7 и 8 (см. фиг. 3). По окончании второго движени  - сведени  обойм 7 и 8 к центру - обойма 7 своим неподвижным упором 42 нажимает на подпружиценный упорный ролик 38, который утапливаетс ; этим ликвидируетс  упор, действовавший на край сегментного кулачка 41 и предотвраш ,авший враш,ение скрепленного с ним корпуса 6. В создавшихс  услови х под действием крут ш,его момента на валу 13 корпус 6 начинает разворачиватьс  по часовой стрелке и продолжает это движение до тех пор, пока край сегментного кулачка 41 пе встретитс  с неподвижным упором 37, т. е. будет осуществл тьс  третье движение органов автооператора . При упоре переднего по ходу кра  сегментното кулачка 41 о неподвижный упор 37 подпружиненный упорный ролик 38 освобождаетс  от нажима на него тела сегментного кулачка 41 и под действием пружины 40 выдвигаетс  и фиксирует другой край сегментного кулачка 41 (см. фиг. 17). Таким образом, в результате осуш,ествлени  третьего движени , корпус 6 поворачиваетс  на 180° по часовой стрелке и при помощи скрепленного с ним сегментного кулачка 41, кра  которого зафиксированы неподвил :ным упором 37 и подпружиненным упорным роликом 38, будет надежно находитьс  в этом положении (см. фиг. 17). Три движени  (выдвижение рук к периферии , сведение обоймы к центру и -поворот корпуса на 180°), составл ющие первую фазу работы автооператора, выполн ютс  за один ход вверх гидроцилиндра 14. В конце хода гидроцилиндра 14 вверх он нажимает на конечный выключатель 46, по сигналу которого срабатывает электрогидравлический реверсивный золотник 45, мен ющий направление движени  жидкости под давлением . Она направл етс  в нижнюю часть гидродилиндра 14; гидроцилиндр начинает двигатьс  вниз. Следует отметить, что органы автооператора отрегулированы таким образом, чтобы срабатывание конечного выключател  46 происходило после полного завершени  третьего движени , т. е. фиксации подпружиненным упорным роликом 38 повернутого на 180° по часовой стрелке сегментного кулачка 41, вращающегос  вместе с корпусом 6. При движении гидроцилиндра 14 вниз осуществл ютс  последующие три движени , составл ющие вторую фазу работы автооператора , при которой крзт щий момент на валу 13 мен ет свой знак, т. е. становитс  направленным против часовой стрелки. Соответственно помен ют знак направлени  действи  все силы, возникающие в дифференциальном зубчатом механизме с трем  степен ми свободы от действи  крут щего момента на валу 13. После окончани  третьего движени  положение органов автооператора таково, что свободными органами, могущими двигатьс ,  вл ютс  обоймы 7 и 8, которые вместе с выдвинутыми руками 9 и 10 могут разводитс  и вложить в шпиндель и в  чейку магазина помен вшие месторасположени  инструменты. Это св зано с тем, что другие движени  невозможны - вт гиванию рук внутрь (к центру) преп тствуют дуговые участки плоских кулачков 34 и 36, а от поворота корпус 6 с сегментным кулачком 41 зафиксирован неподвилшым упором 37 и подпружиненным упорным роликом 38. Таким образом, в начале второй фазы работы автооператора происходит разведение обойм 7 и 8 с выдвинутыми руками 9 и 10 и вкладывание инструментов в шпиндель станка и в  чейку магазина-это четвертое движение автооператора. По окончании этого движени  пальцы 33 и 35 сход т с дуговых участков плоских кулачков 34 и 36 и упираютс  в стенки пр молинейных участков пазов (см. фиг. 10), -что исключает дальнейший поворот обойм 7 и 8, создаетс  возможность дл  осуществлени  п того двил ени -двил ени  рук 9 и 10 к центру от замененных инструментов. Одновременно с движением рук к центру осуществл ет пр молинейное движение от центра выдвижной толкатель 43, смонтированный в обойме 8 и двигающийс  в противоположном направлении, нежели рука 10 относительно обоймы 8. Это вызвано тем, что выдвижной толкатель 43 своей рейкой сцеплен с зубчатым колесом 31, которое сцеплено с зубчатым колесом 32, а последнее - с рейкой руки 10. После осуществлени  третьего движени  - поворота корпуса 6 на 180° - выдвил ной толкатель 43 оказываетс  около подпружиненного порного ролика 38. Таким образом в конце  того движени  руки 9 и 10 вт нуты внутрь (к центру), а выдвил ной толкатель 43 выдвиут к периферии. При этом он своим скощеным концом осуществл ет на подпру иненный упорный ролик 38, утаплива  его. то создает возможность дл  поворота корпуа 6 против часовой стрелки под действием рут щего момента на валу 13. Дл  облегчени  наезда на утопленный подпружиненный упорный ролик 38 кра  сегментного кулачка 41 имеют небольшие скосы. Разворот корпуса 6 против часовой стрелки (шестое движение органов автооператора) осуществл етс  до тех пор, пока край сегментного кулачка 41 не упретс  о неподвижный упор 37. При этом другой край сегментного кулачка 41 фиксируетс  подпружиненным упорным роликом 38, и автооператор приводитс  в исходное положение. Формула изобретени  1. Автооператор, содержащий установленный на базовой детали станка поворотный корпус и две противоположно направленные поступательно перемещаемые руки с захватами дл  инструмента и соответствующие им приводы, отличающийс  тем, что, с целью упрощени  системы управлени  при смене инструмента в станках типа обрабатывающий центр, Повышени  срока службы и быстродействи , руки смонтированы в поворотных обоймах, установленных на корпусе оппозитно

   J8 б

   i .l 33

   да

   9ui.2 оси вращени  и симметрично относительно корпуса.
2. 2.Автооператор по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что, с целью поступательного перемещени  рук, поворота обойм и корпуса, он снабжен общим дл  них приводом с дифференциальным зубчатым механизмом.
3. 3.Автооператор по п. 1, отличающийс  тем, что, с целью обеспечени  пр мой и обратной последовательности движений-поступательного перемещени  рук, поворота обойм с руками и поворота корпуса с обоймами и руками , дифференциальный зубчатый механизм снабжен валом, соосным с осью поворота корпуса и соединенным одним конном с приводом, а другим через коническую зубчатую передачу- с двум  ветв ми последовательно сцепленных зубчатых колес, в которых последние колеса сцеплены с рейками рук, причем в каждои ветви ось одного из цилиндрических колес, например предпоследнего, совмещена с осью поворота обоймы. Источник информации, прин тый во внимание пои экспертизе: I. Патент США № 3608188, кл. 29-568, 1971. г.

   л.

   /

   п

   X

   fuf.4

   9us.e

   V - Л

   v-%

   +

   /«

   1

   58