Устройство для автоматической смены инструмента

СООЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 4(59 В 23 3 155 0 ПИСДНИК ИЗ 0 БЕЕтЕНиЯН А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Ульяновское головное специальное конструкторское бюро тяжелых и фрезерныхстанков(54) (5) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СМЕНЫ ИНСТРУМЕНТА, содержащее магазин сменных узлов, сменныеинструментальные магазины, сменные накладные инструментальные головки и авто оператор с механической ручкой, отличающееся тем, что, с целью расширения технологических возможностей устройства, оноснабжено манипулятором для передачисменных инструментальных магазинов исменных накладных инструментальных гоЗО 11 5593 А ловок из магазина сменных узлов в позицию смены и обратно, взаимодействующим с механической рукой автооператора, которая выполнена четырехзахватной в виде двух пар оппозитно расположенных захватов, причем одна пара захватов установлена горизонтально, а другая - вертикально, а гнезда инструментальных магазинов выполнены чередующимися в вертикальной и горизонтальной плоскостях.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что магазин сменных узлов снабжен дополнительным гнездом, оснащенным приводом поворота сменного инструментального магазина, расположенного в зоне действия автооператора.3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что механическая рука снабжена направляющими для установки сменного инструментального магазина и сменной на- кладной инструментальной головки.едактор А, Шандораказ 10149/8ВНИИПИ Госупо делам113035, Москва,филиал ППП сПате ь С, КовальцунВерес Корректор ИПодписноеко Составител Техред И. Тираж 838 дарственного изобретений Ж - 35, Рауш нт, г. Ужгоромитета СССРоткрытийая наб д 4/5ул. Проектная, 1135593Изобретение относится к станкостроению, а именно к металлорежущим станкам с числовым программным управлением и автоматической сменой инструмента.Известны устройства для автоматической смены инструмента, содержащие магазин сменных узлов, сменные инструментальные магазины, сменные накладные инструментальные головки и автооператор с механической рукой 113.Недостатком известных устройств для автоматической смены инструмента является то, что они не обеспечивают автоматической смены инструмента в шпинделе сменных накладных инструментальных головок.Цель изобретения - расширение технологических возможностей устройства для автоматической смены инструмента.Указанная цель достигается тем, что устройство для автоматической смены инструмента, содержащее магазин сменных узлов, сменные инструментальные магазины, сменные инструментальные головки и автооператор с механической рукой, снабжено манипулятором для передачи сменных инструментальных магазинов и сменных накладных инструментальных головок из магазина сменных узлов в позицию смены и обратно, взаимодействующим с механической рукой автооператора, которая выполнена четырехзахватной в виде двух пар оппозитно расположенных захватов, причем одна пара захватов установлена горизонтально, а другаявертикально, а гнезда инструментальных магазинов выполнень чередующимися в вертикальной и горизонтальной плоскостях.Кроме того, магазин сменных узлов снабжен дополнительным гнездом, оснащенным приводом поворота сменного инструментального магазина, расположенного в зоне действия автооператора.При этом механическая рука снабжена направляющими для установки сменного инструментального магазина и сменной накладной инструментальной головки.На фиг. 1 изображен общий вид устройства; на фиг. 2 - разрез А - А на фиг. 1; на фиг. 3 - меха ническая рука а втоопер а- тора, общий вид; на фиг. 4 - то же, вид в плане; на фиг, 5 - разрез Б - Б на фиг. 4; на фиг. 6 - разрез В - В на фиг, 3; на фиг. 7 - схема последовательности операций по смене инструмента в вертикальном шпинделе (а - к); а фиг. 8 - то же, в горизонтальном шпинделе (а - к).На направляющих стойки станка 1 установлена поперечина 2, на направляющих которой смонтированы сани 3, несущие ползун 4, На торец ползуна 4 установлена сменная накладная инструментальная головка 5, Рядом со станком 1 установлен ма 5 1 О 15 2 О 25 ЗО 35 4 О 45 50 55 газин 6 сменных узлов, который снабжен неподвижными гнездами 7, расположенными вдоль станка и связанными между собой жестким корпусом магазина, в верхней части которого имеютсч направляющие 8, на которых установлен манипулятор 9 с приводом перемещения 1(3. На нижней плоскости верхней направляющей 8 установлена зубчатая рейка 11, с которой зацегляется шестерня 12 привода перемещения 10 манипулятора 9. В неподвижных гнездах 7, снабженных базовыми опорными планками 13 и базирующими пальцами 14 и 15, установлены сменные узлы - накладные инструментальные Головки 5 или магазины 16 - 18. Количество магазинов и головок зависит от конкретных условий производства,Магазин 6 сменных узлов снабжен дополнительным гнездом 19, в котором установлен привод поворота 20 сменного инструментального магазина 17 и гидроцилиндр 21 для его зажима. Зажимное устройство содержит стержень с цанговым захватом и установленные на стержне тарельчатые пружины для зажима. Для центрирования инструментальных магазинов 1 на приводном валу 22 привода поворота предусмотрена центрирукнцая шпонка 23.На корпусе привода 20 поворота инструментального магазина в нижней го части установлен датчик 24 контроля занятости гнезда инструментального магазина 17, содержащий бесконтактный конечный выключатель.В манипуляторе 9 смонтирован, с возможностью осевого перемещения, приводной вал 25, также имеющий на торце центрирующую шпонку 26, которая служит для ориентации и центрирования накладной инструментальной головки или инструментального магазина Привсдной вал 25 на переднем конце идеет конусное отверстие и встроенный пружинно-гидравлический зажим, содеркащий цангу, набор тарельчатых пружин и гидрав; ический цилиндр, поршень которого занимает два положения, соответствующих положениям: Зажато, Отжато. Автооператор 27 с приводом перемещения 28 и механической рукой 29 установлен на направляюгцих станины 30, так что ось механической руки 29 находится на линии, соединяющей центра шпиндельной бабки и механизма поворота 20 инструментального магазина 17, и снабжен гидроцилиндром 31 перемещения механической руки 29 и механизмом поворота 32 ее на 90 и 180.Механическая рука 29 автооператора 27выполнена четырехзахватной, причем захваты смещены относител но друг друга на 90 и одна пара оппозитно расположенных захватов установлена горизонтально и10 вверх и вниз она направляется двумя штангами 37, перемещающимися во втулках 38, 15 неподвижно закрепленных в корпусе авто- оператора 27. На верхней плоскости механической руки 29 расположены две опорные планки 13, на которых установлены базирующие пальцы 14 и 15, служащие для установки на механическую руку 29 сменных накладных инструментальных головок и инструментальных магазинов. На этой 25 30 35 40 55 предназначена для транспортировки вертикально расположенных инструментов, а вторая - вертикально и предназначена для горизонтально расположенных инструментов.Конструкция всех четырех захватов одинакова. Корпус механической руки 29 жесткосоединен с валом 33 механизма поворота 32 и опирается при повороте на подшипники 34, установленные на осях 35, смонтированных в кронштейнах 36, закрепленных на корпусе автооператора 27. При перемещении механической руки 29 же плоскости расположены два подвижных упора 39, которые смонтированы во втулках 40, неподвижно закрепленных в корпусе механической руки 29. Упор 39 взаимодействует с роликом 41, закрепленным на толкателе 42, смонтированным во втулке 43, запрессованной в корпусе механической руки 29, подпружиненной пружиной 44.Каждый из горизонтальных и вертикальных захватов имеет две подвижные губки 45 и две неподвижные губки 46. Неподвижные губки 46 служат для центрирования инструментальной оправки в захвате, а подвижные губки 45 предназначены для зажима оправки с помощью пружины 47, воздействующей на подвижные губки 45 через упоры 48, поворачивая их вокруг осей 49. Для предохранения инструмента от выпадения предусмотрен замок, состоящий из толкателя 42, имеющего клиновые поверхности, взаимодействующего с двумя плунжерами 50, смонтированными во втулках 5, запрессованных в корпус механической руки 29, Плунжеры 50 упираются в упорные винты 52 и, раздвигая подвижные губ ки 45, запирают инструмент.Инструментальные магазины 17 закреплены на подставке 53, высота которых определяет наибольшую длину устанавливаемого вертикально в гнездо магазина инструмента и, кроме того, общая высота ма газина вместе с подставкой должна быть равна высоте сменных узлов.На нижней плоскости подставки имеются базовые поверхности, контактирующие с опорными базовыми планками 13 на ме= ханической руке 29 и неподвижных гнездах 7 магазина сменных узлов 6, и отверстия для базирования по пальцам 14 и 15. Корпус гнезда 54 закреплен неподвижно в корпусе инсгрументального магазина 17 и на переднем торце имеет две базирующие шпонки 55, которые контактируют с двумя пазами на оправке 56 инструмента, и конусное отверстие для базирования последних.На цилиндрическом участке заднего конца оправки 56 выполнена сферическая канавка, контактирующая с шариками 57, расположенными в отверстиях корпуса гнезда 54, на наружном диаметре которого установлена с возможностью перемещения втулка 58 с канавкой 59, в которую может западать шарик 57, когда канавка совмещается с отверстиями, в которых находятся шарики.На наружном диаметре втулки 58 установлена пружина 60, упирающаяся в кольцо 61, зафиксированное в осевом направлении на корпусе гнезда 54 стопорным пружинным кольцом 62, и предусмотрен буртик, соединенный с вилкой 63, жестко связанной с толкателем 64, имеющим на конце ролик 65.Для зажима оправки 56 в гнезде инструментального магазина предусмотрена захватная часть 66, выполненная в виде винта с цилиндрической головкой, вверну- того в хвостовик оправки 56.На верхней стенке инструментальногомагазина 17 в ртверстии установлен фланец 67, в отверстии которого помещена пружина 68, которая удерживает щуп 69 в нижнем положении, когда в гнезде. отсутствует оправка. В этом случае зазор между щупом 69 и бесконтактным выключателем датчика 24 контроля занятости гнезда увеличится и в систему управления поступит сигнал о том, что гнездо свободно.Горизонтальное гнездо магазина отличается тем, что нижний торец щупа 69 выполнен со скосом под углом 45 с тем, чтобы при вдвигании оправки в гнездо ее захватная часть 66, воздействующая на него, перемещала щуп 69 в вертикальном положении.Для транспортировки, базирования и закрепления накладные инструментальные головки, инструментальные магазины снабжены одинаковыми по конструкции присоединительными элементами: конусом, захватной частью 66, шпонками 55 и пазами 70.Накладные инструментальные головки снабжены четырьмя отверстиями 71 во фланце для крепления на ползуне 4.Сменные инструментальные магазины могут содержать любое количество чередующихся горизонтальных и вертикальных гнезд для инструментов.Предлагаемое устройство может быть непосредственно связано с инструменталь 1135593который с помощью привода перемещения 28 сдвигается вправо до совмещения осей механической руки 29 с осью шпинделя полуна 4. Затем механическая рука 29 перемешается вверх, конус с захватной частью вводится в конусное отверстие шпинделя, центрирующие шпонки шпинделя соединяются с пазами 70 и зажимные штанги ползуна входят в отверстия 71. Инструментальная головка зажимается.При снятии инструментальной головки с ползуна операции выполняются в обратной последовательности.Автоматическая смена инструментальных магазинов производится следующим образом.По программе автооператор 27 из позиции ожидания перемещается в крайнее левое положение до совмещения оси механической руки с осью инструментального магазина 7. Механическая рука 29 из крайнего нижнего положения поднимается вверх,45 50 55 ным отделением 72, где можно организовать централизованную настройку и наладку инструмента и зарядку им инструментальных. магазинов.Устройство работает следующим образом.Установка на ползун 4 и снятие инструментальных головок 5 производится по программе.При установке инструментальной головки на ползун 4 станка 1, манипулятор 9 перемещается по направляющим 8 магазина сменных узлов 6 и останавливается над гнездом 7, в котором находится инструментальная головка 5. Приводной вал 25 перемещается вниз, пока конус с захватной час тью инструментальной головки не войдет в концевое отверстие приводного вала 25 и его центрирующие шпонки не войдут в пазы 70, предусмотренные на инструментальной головке, Происходит зажим, приводной вал 25 поднимается вверх до упора, включает привод 10 перемещения манипулятора 9 и приводная шестерня 12, зацепляющаяся с рейкой 11, закрепленной на верхней наггравлягошей 8, перемещает манипулятор 9 в позицию смены инструмента, ког да оси шпинделей ползуна 4, манипулятора 9 и магазина 17 находятся на одной линии. В этой позиции находится автооператор 27 с опущенной в нижнее положение механической рукой 29, которая после остановки манипулятора 9 поднимается вверх, подводит опорные базовые планки 13 к нижней поверхности инструментальной головки, при этом базирующие пальцы 14 и 15 входят в отверстия, предусмотренные в корпусе инструментальной головки. Происходит отжим захватной части конуса и механическая рука 29 перемещается в крайнее нижнее положение на автооператоре 27,подводит базовые опорные планки 13 к поверхности основания подставки 53 инструментального магазина 1, который установлен и закреплен на приводном валу 22 привода 20 поворота.Одновременно базиру 1 ошие гальцы 14 и 15 механической руки 29 входят в специальные отверстия в подставке 53. Происходит центрирование инструментального магазина 17 на механической руке 29 с одновременным его отжимом в приводном валу 22. Механическая рука 29 перемещается в нижнее положение, конус с захватной частью выходит из конического отверстия приводного вала 22 и автооператор 27 перемещается вправо в позицию ожидания. Механическая рука 29 поднимается вверх до соприкосновенения с торцом приводного вала 25 манипулятора 9, происходит зажим конуса в конусном отверстии приводного вала 25. Механическая рука 29 перемещается в нижнее положение и остается в позиции ожидания. Манипулятор 9 перемещается к гнезду 7 магазина сменных узлов 6, приводной вал 25, манипулятора 9 опускается вместе с инструментальным магазином 7 л устанавливает его в гнездо 7, после чего происходит отжим конуса.Приводной вал 25 поднимаетс вверх, а манипулятор 9 перемешается;: гнезду, где установлен инструментальный магазин 18. Приводной вал 25 опускается вниз, . зажимает конус инструментальногс магазина 18, поднимает его в верхнее положение и манипулятор с магазинтг 18 перемешается в позицию ожидаюя.Механическая рука 29 - поднимается вверх, центрирует инструментальный магазин 18, он освобождается в приводном валу 25, механическая рука 29 с магазином опускается в нижнее положение и автооператор перемещается в крайнее левое положение, при этом ось механической руки и центр инструментального магазина 8 совпадает с осью приводного вала 22 привода 20 поворота инструментального магазина. Механическая рука 29 поднимается вверх, центрирует инструментальный магазин 17 в приводном валу 22, происходит его зажим. При этом инструментальный магазин сориентирован так, что в позиции схемы инструмента установлен очередной инструмент.Смена инструмента в вертикальнсм шпинделе ползуна 4 поясняется схемой на фиг. 7 и происходит следующим образом.Автоопе)атор 27 с механической рукой 29 находится в положении ожидания без инструментов в захватах.Автооператор 27 перемешается к магазину 17, механическая рука 29 горизонтальными захватами зажимает оправку инструмента. При этом упор 39 горизонтального захвата нажимает на ролик 65 толкателя 64 и вилка 63 перемещает втулку58, сжимая пружину 60 до совмещения канавки 59 с отверстием в корпусе гнезда 54 5и шарики 57 заходят в канавку 59, освобождая оправку 56. Механическая рука 29опускается вниз., вынимая инструмент извертикального гнезда.После освобождения упора 39 подвижные губки 45 запираются замком, в котором толкатель 42 под,действием пружины44 перемешается и своей конусной частьюраздвигает плунжеры 50, которые черезупорные винты 52 поворачивают подвижные губки 45, расклинивая их. 15Автооператор 27 перемешается в позицию ожидания, .механическая рука 29поднимается вверх. Сани 3 перемещаютсяпо поперечине 2 в положение смены инструмента,Автооператор 27 перемещается вправо,захватывает инструмент в шпинделе ползуна 4, который стжимается, и механическая рука 29 перемешается вниз. Происходит поворот механической руки на 180 иперемещение его вверх, после чего очередной инструмент зажимается в шпинделеползуна 4 и механическая рука опускается вниз, а автооператор 27 перемещаетсяк инструментальному магазину 17. Механическая рука 29 поднимается вверх ивставляет инструмент в вертикальное гнездо инструментального магазина 1 7, приэтом упор 39 нажимает на ролик 65, перемещает толкатель 64, вилку 63 и удерживает втулку 58 в верхнем положепии, вкотором кольцевая канавка 59 на внутреннем диаметре втулки 58 совпадает с отверстиями в корпусе гнезда 54, где расположены шарики 57., которые захватнойчастью 62 задвигаются в канаьку 59 и фиксируют оправку 56.Автооператор 27 перемещается в пози Оцию ожидания, вклочается привод 20 поворота инструментального магазина, который поворачивается и выводит в позициюсмены очередной инструмент. Автооператор 27 перемещается к инструментальному магазину, захватывает очередной инструмент и цикл повторяется.Смена инструмента в горизонтальномшпинделе накладноч инструментальной головки 5 производится следующим образом.Механическая рука 29 поворачивается на 90 так, чтобы вертикальные захваты были на оси шпинделя инструментальной головки 5.Автооператор 27 перемещается влево, вынимает оправку из гнезда, перемещается в позицию ожидания, где механическая рука 29 опускается вйиз. Сани 3 ползуна 4 перемещаются влево, в позицию смены и останавливаются. На ползуне 4 установлена инструментальная головка 5, которая в этой позиции всегда поворачивается шпинделем к инструментальному магазину.Автооператор 27 перемещается вправо и останавливается, механическая рука 29 поднимается вверх, первым вертикальным захватом зажимает инструмент, установленный в шпинделе инструментальной головки, который разжимается в шпинделе и автооператор с инструментом перемещается влево в промежуточную позицию. Ме ханическая рука 29 поворачивается на 180, автооператор 27 перемещается вправо, вставляет другой инструмент, а шпиндель инструментальной головки 5 и механическая рука 29 опускается вниз.Автооператор 27 перемещается в по зицию ожидания и механическая рука 29 поднимается вверх, после чего автооператор перемегцается к инструментальному магазину 17, вставляет инструмент в свободное гнездо, механическая рука опускается вниз и ее левый захват освобождается от инструмента и автооператор перемешается вправо, в позицию ожидания.Включается привод 20 поворота инструментального магазина для поиска следующего инструмента. Далее цикл повторяется. Оснащение устройства для автоматическок смены инструмента манипулятором для передачи сменных инструментальных магазинов и сменных накладных инструментальных головок, взаимодействующим с механической рукой автооператора, которая выполнена четырехзахватной, позоляет осуществлять автоматическую смену инструмента в шпинделе ползуна и шпинделе сменной накладной инструментальной головки, что значительно расширяет технологические возможности станка.