Устройство для автоматической смены инструмента и инструментальных головок на металлорежущем станке

(51) 4 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНА ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Кузнецов Ю.изводственных систщения, корпусныхв условиях мелкосеМ.: 1986, сер. 10, с М 19ловное сптяжелых юл. е го ро иальное кони фрезерных ый8)И. Оснастк м для обра и плоскос ийного про 50 гибких проотки тел враных деталей изводства. -Я АВТОМАТИЧЕСЕНТА И ИНСТРУО НА МЕТАЛЛООСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР(54) УСТРОЙСТВО ДЛКОЙ СМЕНЫ ИНСТРУММЕНТАЛЬНЫХ ГОЛОВ КРЕЖУШЕМ СТАНКЕ(57) Изобретение относится к станкостроению и предназначено для использования в многооперационных металлорежущих станках с ЧПУ с автоматической сменой инструмента и инструментальных головок. Целью изобретения является сокращение времени смены инструмента и инструментальных головок. Устройство содержит инструментальный магазин, выполненный в виде многоярусного стеллажа с ячейками, в которых установлены инструменты, а в нижнем ярусе - инструментальные головки. Впереди шпиндельной бабки смонтирован портал,1 2 г 27 801481026 состоящии из стоек и траверсы, на направляющих которой установлен манипулятор, включающий каретку с приводом для ее перемещения по траверсе и привод для перемещения ползуна по направляющим каретки. На нижнем конце ползуна закреплена платформа 18, на которой смонтирована двухзахватная механическая рука для смены инструментальных оправок с захватами, оснащенными направляющими 21 с базирующими пальцами 22 и 23. На платформе 8 установлена с возможностью вращения двух- захватная механическая рука 29, имеющая поворотные захваты 31 и 32. Продольные оси гнезд захватов механической руки для смены инструментальных головок и продольная ось захвата 32 механической руки 29 расположены с возможностью размещения в одной вертикальной плоскости, параллельной Я направлению перемещения манипулятора. Продольная ось захвата 31 расположена относительно профильной оси захвата 32 на величину 1, равную расстоянию между ячейками яруса магазина с инструментами, а захваты рук для смены инструментов и ин- ф струментальных головок расположены с возможностью размещения между ярусами магазина. Расстояния между осями гнезд захватов руки для смены инструментальных 00 головок и осью поворота руки 29 неодина- м ковы. 5 ил.Изобретение относится к станкостроению и предназначено для использования в многооперационных металлорежущих станках с ЧПУ для автоматической смены инструмента и инструментальных головок.Целью изобретения является сокращение времени смены инструмента и инструментальных головок.На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 - манипулятор с установленными в его захватах ин; струментальными головками, общий вид; на фиг. 3 - то же, вид сверху; на фиг. 4 - положение манипулятора при взаимодействии захватов с инструментом в магазине; на фиг. 5 - то же,.вид сверху.Устройство содержит инструментальный магазин 1, выполненный в виде многоярусного стеллажа, образованного распо, ложенными по горизонтали и вертикали ,ячейками с установленными в них инстру ментами 2 и 3 с правой и левой стороны, а в нижнем ярусе установлены сменные иь - струментальные головки 4 и 5. Стеллаж за, креплен на столе 6, перемещающемся по направляющим станины 7 с помощью привода 8. , Впереди шпиндельной бабки 9, имеющей , шпиндель 10, станка 11 установлен портал, состоящий из стоек 12 и траверсы 13, на направляющих которой установлен манипулятор, включающий каретку 14, привод5 для ее перемещения по траверсе3 и привод 16 для перемещения ползуна 17 по направляющим каретки 14. На нижнем конце ползуна 17 закреплен подвижный корпус в виде платформы 8, на которой закреплена двух- захватная механическая рука для смены инструментальных оправок с захватами 19 и 20, которые оснащены направляющими 21 с базирующими пальцами 22 и 23, последний выполнен срезанным для облегчения базирования.Все сменные инструментальные головки на нижней опорной плоскости имеют базовые отверстия (не показаны), взаимодействующие с базирующими пальцами 22 и 23, которые также предусмотрены в нижнем ярусе инструментального магазина 1 для базирования инструментальных головок, а в верхней части имеют базирующий конус 24, взаимодействующий с конусным отверстием шпинделя О бабки 9, и захватную часть 25, взаимодействующую с механизмом зажима инструмента в шпинделе 1 О (не показан).Для закрепления инструментальных головок на шпиндельной бабке 9 на каждой головке предусмотрены по четыре втулки 26, запрессованные в корпус головки и имеющие отверстия 27. На платформе 8 на поворотной оси 28 установлена двухзахватная механическая рука 29, закрытая кожухом 30, имеющая поворотные захваты 31 и 32, на осях поворота которых закреплены гидро- цилиндры 33, связанные с помощью криво- шипов 34 с шатунами 35, закрепленными 15 20 25 30 35 40 45 50 55 на тех же осях, но с противоположной стороны механической руки 29. Для поворота механической руки 29 в платформу 18 встроен гидроцилиндр 36, на штоке которого закреплена зубчатая рейка, зацепляющаяся с шестерней (не показана), посаженной на оси 28.Продольные оси гнезд захватов 19 и 20 механической руки для смены инструментальных головок и продольная ось захвата 32 механической руки 29 расположены с возможностью размещения в одной вертикальной плоскости, гараллельной направлению перемещения манипулятора, а продольная ось захвата 32 - на расстоянии (, равном расстоянию между ячейками яруса магазина с инструментами. Это смещение сделано для того, чтобы захват 31 мог взять инструмент 2 или любой другой инструмент в этом ряду в другом ярусе инструментального магазина 1, а захват 19, не мешая ему, свободно заходил в соседнюю ячейку, не контактируя с находящимся в ней инструментом, а только охватывая его конусную оправку направляющими,В связи с тем, что захваты 31 и 32 расположены относительно захватов 19 и 20 на расстоянии, несколько большем шага ячеек магазина в вертикальной плоскости (Н+Ь), то когда захват 31 берет инструмент в одном из ярусов, захват 19 в это время заходит в соседний ряд и соседний ярус, расположенный выше.Смещение захвата 32 относительно захвата 20 на величину й вызвано тем, что при смене инструмента в бабке 9 захват 20 не должен упираться в ее корпус, в то время как захваты 32 и 31 взаимодействуют со шпинделем 10.При смене инструмента в вертикальном шпинделе включается привод 15, каретка 14 перемещается к инструментальному магазину 1, включается привод 16, и ползун 17 перемещается вниз к инструменту. При этом каретка 14 имеет две программируемые позиции остановки - справа или слева магазина 1, а ползун 17 - столько позиций, сколько ярусов в магазине 1.Одновременно включается привод 8, и стол 6 магазина 1 перемещается так, чтобы запрограммируемый инструмент остановился на линии действия руки 29 против захвата 31, если инструмент находится в правой секции, или против захвата 32, если инструмент находится в левой секции,Движением каретки 14 захват 31 (32) берет инструмент за захватную часть, зажимает его, каретка 14 останавливается, реверсируется и отходит от магазина 1 с инструментом в захвате.Включается привод 16, ползун 17 поднимается или опускается на запрограммируемую высоту, каретка 14 и ползун 1 останавливаются. Это позиция ожидания. Она выбирается как можно ближе к шпинделю 10 с тем, чтобы время смены инструмента бы 1481026О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ло минимальным, при этом учитываются конфигурация и размеры обрабатываемой детали, вылет шпинделя 10, длина инструмента и его диаметр.Время смены инструмента минимально, когда путь перемещения каретки 14 с позиции ожидания 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 1 О, или стол станка) сходит с рабочей координаты на время смены инструмента.С позиции ожидания каретка 14 перемещается вправо к бабке 9, механическая рука 29 захватом 32 охватывает оправку инструмента, находящегося в шпинделеО, Каретка 14 останавливается, происходит отжим оправки в шпинделе 10, включается привод 16, и ползун 7 перемещается вниз, вынимая конусную часть оправки инструмента. Включается гидроцилиндр 36, механическая рука поворачивается на 180 вокруг оси 28 по часовой стрелке, останавливается, привод 16 реверсируется, ползун 17 перемещается вверх, вводит конус инструмента в конусное отверстие шпинделя 10. Включается механизм зажима инструмента и зажимает его за захватную часть, включается привод 15. Каретка 14 перемещается влево, освобождает вставленный в шпиндель 10 инструмент, бабка 9 или стол перемещается в рабочую позицию. Устройство начинает работать,Каретка 14 в это время перемещается влево, останавливается, включается привод 16 и ползун 17 перемещается до совмещения с ячейкой, в которую должен быть установлен инструмент. Включается привод 15, каретка 14 перемещается к инструментальному магазину 1, останавливается, при этом инструмент в захвате отжимается, а в ячейке зажимается, привод 15 реверсируется, каретка 14 перемещается от инструментального магазина 1 и останавливается.Включается привод 8, стол перемещается и выводит в позицию загрузки следующий подлежащий замене инструмент.Далее цикл повторяется.Манипулятор обеспечивает взятие и установку инструментов в любой ярус правой и левой секций инструментального магазина 1, при этом высота стоек 12 выбрана с учетом высоты стеллажа таким образом, чтобы механическая рука 29 с инструментом проходила над его верхней стенкой.Установка и смена инструментальных головок производятся следующим образом.Для установки головки 4 на бабку 9 манипулятор движением каретки 14 и ползуна 17 перемещает платформу 18 к нижнему ярусу правой секции инструментального магазина 1 и движением каретки 14 подводит захват 19 под опорную поверхность головки 4, базирует ее на базирующие пальцы 22 и 23, которые предохраняют ее от смещения при транспортировке. Включается привод 16, ползун 17 перемещается вверх, снимает головку 4 с направляющих стеллажа и останавливается. Включается привод 15, каретка 14 перемещается вправо, головка 4 вынимается из ячейки стеллажа, включается привод 16, ползун 17 перемещается на запрограммированную высоту, согласованную с высотой бабки 9. Включается привод 5, каретка перемещается вправо, останавливается в позиции ожидания и ждет, пока станок закончит начатую операцию.После окончания резания вертикальнымшпинделем 10 стол станка с обрабатываемой деталью перемещается настолько, чтобы не мешать установке головки 4, или для этой цели ползун7 поднимается, включается привод 15, каретка перемещается вправо, рука 29 захватом 32 зажимает инструмент, вынимает его из шпинделя О движением ползуна 17 вниз, причем он перемещается вниз настолько, чтобы захватная часть 25 конуса 24 головки 4 была ниже нижней кромки бабки 9. Затем включается привод 5, каретка 4 перемещается вправо и останавливается в положении, когда конус 24 совмещен с осью шпинделя О, Включается привод 16, ползун 17 с головкой 4 перемещаются вверх, конус 24 вводится в конусное отверстие шпинделя 1 О, а втулки 26 надеваются на зажимные тяги механизма зажима головок, встроенного в корпус бабки (нс показаны).Механизм зажима инструмента зажимаетзахватную часть 25 конуса 24 головки 4 и подтягивает ее к торцу бабки 9, включаются механизмы зажима головки, и она зажимается. Включается привод 6, ползун 7 перемещается вниз, выьодятся базирующие пальцы 22 и 23 из базовых отверстий на головке 4, включается привод 5, и каретка 14 перемещается в позицию ожидания. Если в головку 4 не был вставлен заранее необходимый инструмент, то до взятия головки 4 захватом 31 из стеллажа механической рукой 29 берется зап рогра м мирова н н ый ни.струмент, предназначенный для головки 4, который транспортируется от магазинак бабке 9 вместе с головкой 4, при этом головка находится в захвате 19, а инструмент в захвате 31.Установка и смена инструмента в горизонтальном шпинделе производятся следующим образомИз стеллажа магазина 1 инструмент берется рукой 29 и транспортируется в зону ожидания, как описано.Для смены инструмента в головке 4последняя автоматически поворачивается шпинделем к механической руке 29, у которой включаются гидроцплнндры 33, и захваты 32 поворачиваюгся на 90". Включает.ся привод 15, каретк 1 еремещается вправои останавливается, включается привод 16, ползун 17 перемещается вниз, и захват 32 зажимает инструмент, а механизм отжима отжимает его в шпинделе головки 4. Включается привод 15, каретка 14 перемещается влево, выжимает конус инструмента из шпинделя головки 4, затем включается гидроцилиндр 36, рука 29 поворачивается на 180. Привод 15 реверсируется, каретка 14 перемещается вправо, конусная часть инструмента вводится в коническое отверстие шпинделя головки 4, происходит зажим инстру мента. Включается привод 16, ползун 17 перемещается вверх, захват 31 освобождает захватную часть инструмента, головка 4 поворачивается в рабочую позицию. Происходит обработка. Захваты 31 и 32 поворачиваются на 90 аналогичным образом,Ползун 17 поднимается в верхнее положение, останавливается, включается привод 5, каретка 14 перемещается влево, механическая рука 29 проходит с инструментом над стеллажом магазина 1, включается привод 16, ползун 17 опускается и останавливается против запрограммированной ячейки левой секции стеллажа. Включается привод 15, каретка 14 перемещается вправо, захват 32 вставляет инструмент в гнездоячейки. Привод 15 реверсируется, каретка 14 перемещается влево, включается привод 16, ползун 17 перемещается вниз и останавливается против головки 5, включается привод 15, каретка 14 перемещается вправо, захват 20 подводится под опорную поверхность головки 5. Ползун 17 перемещается вверх, базирующие пальцы 22 и 23 вводятся в базовые отверстия на опорной поверхности головки 5, головка снимается с направляющей ячейки, каретка 14 перемещается влево и вынимает головку 5 из ячейки. Включается привод 6, ползун 17 перемещается в верхнее положение, каретка 4 перемещается вправо, ползун 17 опускается вниз до уровня установленной головки 4 на бабке 9 и останавливается в позиции ожидания. По окончании работы головкой 4 стол станка с обрабатываемой деталью перемещается вперед, освобождая пространство в зоне смены головок. Головка 4 поворачивается шпинделем вперед, каретка 14 перемещается вправо, захват 20 подводится под опорную поверхность головки 4, которая отжимается с помощью четырех зажимов и, удерживаясь механизмом зажима инструмента, опускается на направляющие 21 и центрирующие пальцы 22 и 23, происходит отжим захватной части конуса 24.Ползун 17 перемещается вниз, конус 24выходит из конусного отверстия шпинделя 10, каретка 14 перемещается вправо до совмещения головки 5 со шпинделем 10, и далее процесс происходит, как описано,Головка 4, находящаяся в захвате 20 наплатформе 18 манипулятора, транспортируется и устанавливается в ячейке стеллажа магазина 1 для хранения или находится в позиции ожидания, если ее нужно опять использовать в работе вместо головки 5.15Формула изобретенияУстройство для автоматической смены 20 инструмента и инструментальных головок наметаллорежущем станке, содержащее инструментальный магазин в виде вертикального стеллажа с ячейками, в нижнем ярусе которого установлены инструментальные головки, манипулятор с подвижным корпусом и установленной на нем с возможностью вращения двухзахватной механической рукой для смены инструмента, а также двухзахватной рукой для смены инструментальных головок с гнездами под инстру- ЗО мент в захватах, у которых по меньшей мере профильная ось одного захвата руки для смены инструмента и продольная ось захватов руки для смены инструментальных головок расположены с возможностью размещения в одной вертикальной плоскости, отличаюиееся тем, что, с целью сокращения времени смены инструмента и инструментальных головок, продольная ось другого захвата руки для смены инструмента расположена относительно первой на расстоянии, равном расстоянию между ячейками яруса магазина с инструментами, а рука для смены инструментальных головок закреплена на подвижном корпусе, причем захваты рук для инструментов и инструментальных головок расположены с возможностью размещения между ярусами магазина, а расстояния между осями гнезд захватов руки для смены инструментальных головок и осью поворота руки для смены инструментов неоди наковь.Составитель А. Александкая Техред И. ВересТираж 895енного комитета по изобретениям35, Москва, Ж - 35, Раушскаядательский комбинат Патент, г едактор О. Юрковеаказ 2617/13НИИПИ Государст113Производственно-и ровицКорректор Л. ПилипенкоПодписноеи открытиям при ГКНТ СССРн аб., д. 4/5