Устройство для управления автоматической сменой инструмента вертикального обрабатывающего центра

) 01) 23 3/155 Р(1 ЮГ, я АНИЕ ИЗОБРЕТЕН АТЕН мента обрабатывающего центра, выполняющего операции обработки автоматически. Целью изобретения являетсяповышение точности позиционированияревольверной головки. Поставленнаяцель достигается за счет исключенияпутевых выключателей, используемыхдля подачи команд приозиционировании револьверной головки. Устройствосодержит блок управления, которыйвыдает команды на элементы схемы,управляющие скоростью двигателя вертикального перемещения шпиндельногомеханизма и револьверной головки в зависимостисистемой у дельного мголовки в ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(71) фудзицу фанук Лимитед Р)(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯАВТОМАТИЧЕСКОЙ СМЕНОЙ ИНСТРУМЕНТАВЕРТИКАЛЫ 10 ГО ОБРАБАТЫВАЮЩЕГО ЦЕНТРА(57) Изобретение относится к станкостроению и может применяться дляуправления механизмом смены инструот операции заданнойправления и положения ш ханизма и револьверной заданный момент, 14 ил.12Изобретение относится к станкостроению и может применяться для управления механизмом смены инструмента обрабатывающего цЕнтра, выполняющего операции обработки автоматически,Цель изобретения - повышение точности позиционирования револьвернойголовки,Поставленная цель достигается засчет исключения путевых выключателей, используемых для подачи командпри позиционировании револьвернойголовки.На фиг. 1 показан обрабатывающийцентр, общий вид; на фиг, 2 - шпиндельный узел с револьверной головкойи приводами, общий вид; на фиг.,3шпиндельный узел в момент началавыхода из нулевого положения, видсбоку; на фиг, 4 - револьверная головка по фиг, 3, вид сверху; нафиг. 5 - шпиндельный узел в положении обработки, вид сбоку; на фиг. 6 -револьверная головка по фиг, 5, видсверху; на фиг. 7 - шпиндельный узелв начале выхода из нулевого положения, вид сбоку; на фиг. 8 - револьверная головка по фиг. 7, вид сверху; на фиг. 9 - шпиндельный узел вовремя вращения револьверной головки, вид сбоку; на фиг. 10 - револьверная головка по фиг. 9, вид сверху; на фиг, 11 - шпиндельный узел вовремя вращения револьверной головки,вид сбоку; на фиг, 12 - револьвернаяголовка по фиг. 11, вид сверху; нафиг. 13 - блок-схема электрическойцепи регулирования вертикальногопривода; на фиг. 14 - схема операционных последовательностей работышпиндельного механизма,Устройство предназначено для управления обрабатывающим центром, состоящим из шкафа 1 управления, на фронтальной поверхности которого установлена панель 2 управления и ленточное считывающее устройство 3, и механической части, состоящей из стола 4, на котором размещается обрабатываемое изделие, механизма привода 5 стола 4, основной стойки 6, установленной на основании и имеющей шпиндельный механизм 7, перемещающийся вертикально, двигателя 8 вертикального перемещения, установленного на верхнем конце основной стойки 6 и предназначенного для перемещения 89391 гшпиндельного механизма 7 в направлении оси 2 с помощью винта 9, ограничительного элемента 10, неподвижнозакрепленного на стойке 6, инструментов 11, закрепленных на вращающейсяревольверной головке 12, установленной на нижнем конце механизма 7, Головка 12 может свободно подниматьсяи опускаться вдоль канавки салазок10 13, установленных на механизме 7,при этом головка постоянно поднимаеся вверх натяжной пружиной 14. Вшпиндельном механизме 7 вращаетсяшпиндель 15, на конце которого уста 1 э новлен конус 16. На верхнем конце ме .ханизма 7 установлен ограничитель17. Для вращения шпинделя 15 используется двигатель 18. Для вращенияревольверной головки 12 используется20 штанга 19, содержащая универсальныешарниры 20 и 21, при этом противовесный механизм заменяется пружиной 14,При вращении винта 9 механизм 7начинает перемещаться вниз, Головка12 остается неподвижной, посколькуона поджата пружиной 14, так каквыступ 22 на конце оси 23 головки 12остается в контакте с ограничитель 3 О ным элементом 10, При последующемперемещении механизма 7 ограничитель 17 упирается в упор 24, установленный на штанге 19, и толкаетпоследнюю вниз, Конец штанги 19,35 соединенный с зубчатой пластиной 25через универсальный шарнир 20, толкает зубчатую пластину 25 и вращаетее вхолостую, за счет чего собачка26, выходя из зуба 27, направляется40 к следующему зубу. При опусканиишпиндельного механизма 7 конус.16входит в зацепление. с оправкой инструмента 11, В этом положении отключается привод 845 В начале обработки включаютсядвигатели 8 и 18, при этом головка12, опускается вместе с механизмом7, инструмент 11 достигает обрабатываемого изделия 28 и проводится50 обработка последнего, В этом случаеположение между собачкой 26 и зубом27 показано на фиг. 5. После окончания обработки двига тели 8 и 18 реверсируются и механизм 7, поднимаясь, растягивает пружину 14 и поднимает револьверную головку 12 с инструментом 11. По окончании подъема двигатель 18 выключает3 1ся, а механизм 7 поднимается. Когдавыступ 22 на верхнем конце салазок13 упирается в ограничительный элемент 10, голонка 12 не может подниматься и становится в положение,когда подъем механизма 7 временноограничен (фиг. 7 и 8), Для сменыинструмента в этом положении двигатель 8 вращается и механизм 7 начинает подниматься вверх, В этом случае ограничитель 17 упирается вупор 29 на конце штанги 19 (фиг, 9.и 10) и позволяет ограничителю 17начать подъем упора 29 вверх, засчет чего происходит подъем штанги 19 (фиг. 11). Это заставляетзубчатую пластину 25 вращаться в направлении К за счет перемещениявверх штанги 19 (фиг. 12),В это время собачка 26 поворачи-.вает головку 12 в направлении К/чтобы головка 12 установила инструмент 11 в положение ниже конуса 16.При выполнении этого положения двигатель отключается и .устройство приведено в исходное положение,С целью управления скоростью вращения двигателя 8 при выполнениивсех описанных операций на фиг, 13представлена схема управления двигателем 8,Схема содержит блок 30 цифровогоуправления, делитель 31 частоты,блок 32 обнаружения арифметическогоостатка, блок 33 обнаружения нуля иблок 34 сигнала переключения скорости, выдающИй аналоговый сигнал, соответствующий абсолютному значениючастоты вращения двигателя 8, блок35 управления направлением вращения,который в соответствии с управляющим сигналом от блока 30 дает направление сигналу, выделенному блоком 34 сигнала переключения скоростей, Выход блока 35 соединен черезсумматор 36 с выходом усилителя 37ошибок, выход которого соединен свходом блока 38 управления скоростью, подающим сигналы на двигатель8. Тахогенератор 39 соединен с двигателем 8 и сумматором 36, Генератор 40 установлен на ходовом винте 9 и выдает сигнал в виде одногоимпульса за один оборот винта 9,Генератор 41 импульсов нулевого положения вырабатывает логический сигнал "1", когда головка 12 находится у границы участка смены инст 289395 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 румента и участка обработкиСхемасодержит блок 42 опред ления фронтаимпульса для оборудования прохождения импульса нулевого положения,ждущий мультивибратор 43, схемуИЛИ 44, схему.И 45 и олок 46 генератора импульса, предназначенный длявыработки одиночного импульса, когда клемма ОРР блока 34 переключается с логического сигнала "1" на "0".Схема работает следующим образом.Положение, при котором выступ 22на головке 12 упирается в ограничительный элемент 10, является первоначальным. Участок перемещения вьппепервоначального является областьюсмены инструмента, а ниже областьюобработки,При замене инструмента головка12 вращается и на клемме а блока 30появляется численное значение 100 иподается на делитель 31 частоты припоявлении сигнала установки цифрына клемме Ь блока 30. Управляющийсигнал вращения вперед от клеммы сблока 30 подается на блок 35 управления направлением вращения, послечего на клемме й блока 30 появляетсясигнал, включающий блок смены скоростей, который вырабатывает сигналскорости, например, 4,2 м/мин. Этотсигнал проходит через блок 35 и преобразуется в сигнал вращения впередв соответствии с управляющим сигналом от клеммы с блока 30 и затем подается на сумматор 36Затем сигналобрабатывается на усилителе 37 ошибок блоком контроля скорости, подающим сигнал на двигатель 8, которыйвращает винт 9 с заданной скоростью,При подъеме механизма выходной сигнал генератора 41 импульсов нулевого положения изменяется с "1" до"О", Это фиксируется блоком 42 определения фронта импульса, вырабатывающим сигнал в соответствии с ним,Этот сигнал изменяет состояние ждущего мультивибратора 43 на обратное, т,е, выходной сигнал изменяется с "0" до "1". Клемма е блока 30подает сигнал "1 одновременно с поступлением сигнала запуска на клемму й, при этом схема Б 45 открывается, позволяя делителю 31 выдать сигнал "0" на логический уровень "1". Выход делителя 31 достигает значения 50 импульсов от генератора 40в то время, когда конус 16 полно 5 12стью отделяется от оправки инструмента 11, при этом блок 32 детектирования арифметического остатка обнаруживает значение 50 и вырабатывает сигнал переключения. Блок 34включается и вырабатывает сигналскорости на выходе, например2,5 м/мин, за счет чего происходитснижение скорости двигателя 8 и механизм 7 поднимается с заданной скоростью, После того, как винт 9 сделает десять оборотов, срабатываетштанга 19; которая поворачивает головку 12 с меньшей скоростью для замены инструмента. При полном подъеме механизма 7 до верхнего пределаделитель 31 повышает сигнал "0, аблок 33 обнаруживая такой сигнал,отсекает блок 34 переключения скорости, что останавливает двигатель8. Блок 30 обнаруживает этд положение механизма 7 либо за счет сотогоимпульса от генератора 40, либо отблока 33 и подает сигнал обратноговращения в блок 35 от клеммы с, исигнал скорости 4,2 м/мин подаетсяв блок 34 от клеммы Г блока 30, приэтом на клеммах а, Ь и й блока 30сигнал не появляется и клемма е имеет логический элемент "0", Делитель31 не работает, При выдаче сигналас блока 34 двигатель 8 вращается вобратном направлении и опускает механизм 7. В этом случае конус 16совмещается с оправкой инструмента 11,При сцеплении инструмента с конусом механизм 7 достигает первоначального положения и блок 41 выдаетлогический сигнал "1",.который обнаруживается блоком 42, изменяющимсостояние мультивибратора 43 на обратное. Выходной сигнал "1" отклю-:чает блок 34, выходной сигнал которого прерывается, за счет чего останавливается двигатель 8. Цикл смены инструмента заканчивается,Далее блок 30 вырабатывает сигналы на клеммах с Й Й для начала опускания механизма 7, Генератор 41 изменяет выходной сигнал с "1" на "0", блок 42 обнаруживает этот переход и меняет состояние мультивибратора 43 на обратное, при этом запускается двигатель 18. Выполняется операция обработки. После выполнения заданной операции управляющий сигнал блока 30 останавливает двигатель 88939О 5 55 20 25 30 35 40 45 50 и затем реверсирует его вращение,поднимая механизм 7. При достижениимеханизмом 7 первоначального положения генератор 41 меняет выходнойсигнал с "О" на "1". Блок 42 выдаетимпульс с возвратом мультивибратора 43 на выходной сигнал с "0" на"1", Выходной сигнал мультивибраторавключает блок 34 переключения, Последний останавливает двигатель 8,Следующий цикл аналогичен описанному. Элементы схемы могут меняться,не изменяя существа работы схемы управленияФормул а и зобр етения 1Устройство для управления автоматической сменой инструмента вертикального обрабатывающего центра, содержащее шпиндельный узел, установленный с возможностью вертикального перемещения от привода, револьверную головку с приводом, установленную с возможностью вращения и вертикального перемещения на шпиндельном узле, датчик положения шпиндельного узла, управляющий скоростью шпиндельного узла через схему управления скоростью, выход которой подключен к входу привода шпиндельного узла, причем датчик положения шпиндельного узла выполнен в виде импульсного датчика, установленного на выходе привода шпиндельного узла, о т л и- чающее с я тем, что, с целью повышения точности позиционирования револьверной головки, устройство снабжено блоком цифрового управления, вход которого подключен к выходу импульсного датчика, делителем частоты с четырьмя входами, последовательно соединенными блоком алгебраического суммирования, блоком задания скорости, блоком направления вращения шпиндельного узла и сумматором, выход которого подключен к схеме управления скоростью привода шпиндельного узла, тахогенератором, установЛенным на приводе шпиндельного узла и подключенного выходом к входу сумматора, последовательно соединенными генератором импульсов нулевого положения, установленным на приводе шпиндельного узла, детек"тором, мультивибратором с двумя выходами, генератором единичного импульса и элементом ИЛИ, выход которого подключен к входу блока зада1289 391 Фиг,2 ния скорости, при этом один из выходов мультивибратора подключен квходу делителя частоты через элемент ИЛИ, к второму входу которогоподключен один из выходов блока цифрового управления, блоком обнаружения нУля, включенным между делителемчастоты и элементом ИЛИ, причем вход делителя частоты подключен квыходу датчика положения шпиндельного узла, а выходы блока цифровогоуправления подключены соответственно к входам блока алгебраическогосуммирования, блока задания скоростии блока направления вращения шпиндельного узла.