close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY17647

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2013.10.30
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
B 23Q 3/155
(2006.01)
МЕТАЛЛОРЕЖУЩИЙ СТАНОК И СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОЙ
СМЕНЫ ИНСТРУМЕНТОВ НА ЭТОМ СТАНКЕ
(21) Номер заявки: a 20101348
(22) 2010.09.17
(43) 2012.04.30
(71) Заявитель: Открытое акционерное
общество "СтанкоГомель" (BY)
(72) Авторы: Игнатович Владимир Сергеевич; Обухов Александр Николаевич; Резник Сергей Васильевич;
Сосновский Владимир Викторович
(BY)
BY 17647 C1 2013.10.30
BY (11) 17647
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Открытое акционерное общество "СтанкоГомель" (BY)
(56) RU 2108218 C1, 1998.
RU 2210466 C2, 2003.
RU 94043189 A1, 1996.
RU 93020015 A, 1995.
SU 1630172 A1, 1994.
(57)
1. Металлорежущий станок, содержащий основание с неподвижной стойкой, коробку
скоростей, жестко смонтированную спереди стойки, бабку шпиндельную, расположенную
на направляющих корпуса коробки скоростей с возможностью перемещения относительно
стойки в вертикальной плоскости, шпиндель с вертикальной осью вращения, кинематически связанный с коробкой скоростей и размещенный в бабке шпиндельной, крестовый
стол, размещенный на консоли под шпинделем с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости в поперечном и продольном направлениях, и устройство автоматической смены инструментов, размещенное сбоку стойки и состоящее из инструментального
магазина с осью вращения, перпендикулярной оси вращения шпинделя, по периметру которого размещены гнезда под инструмент, оси которых параллельны оси вращения инструментального магазина, и смонтированного на валу манипулятора с двумя захватами под
Фиг. 1
BY 17647 C1 2013.10.30
инструменты, имеющего возможность перемещения в вертикальной плоскости и вращения вокруг оси, перпендикулярной оси вращения инструментального магазина, отличающийся тем, что инструментальный магазин содержит устройство для поворота гнезда
в позиции смены инструмента, манипулятор установлен в корпусе инструментального магазина на валу, на котором жестко закреплены зубчатая рейка (27) и зубчатые шестерни
(31, 32), и включает механизм выдвижения манипулятора, механизм поворота манипулятора из позиции ожидания к шпинделю и механизм поворота манипулятора на 180°, обеспечивающие при смене инструмента одновременное взаимодействие манипулятора со
шпинделем станка и гнездом под инструмент, находящимся в позиции смены инструмента, каждое гнездо под инструмент в инструментальном магазине выполнено с возможностью поворота в позиции смены инструмента в плоскость, параллельную оси вращения
шпинделя станка, а в остальных позициях каждое гнездо под инструмент жестко зафиксировано в инструментальном магазине, при этом механизм выдвижения манипулятора выполнен в виде зубчатой рейки (30), расположенной с возможностью перемещения в
корпусе инструментального магазина в плоскости, перпендикулярной направлению перемещения манипулятора, и взаимодействующей с зубчатым колесом (29), жестко расположенным на одной оси вращения с зубчатым колесом (28), взаимодействующим с зубчатой
рейкой (30), при этом зубчатая рейка (30) жестко соединена посредством синусного механизма (35) с приводом перемещения, выполненным в виде гидроцилиндра, расположенного в фигурном корпусе синусного механизма (35), механизм поворота манипулятора из
позиции ожидания к шпинделю выполнен в виде зубчатой рейки (33), расположенной с
возможностью перемещения в корпусе инструментального магазина в плоскости, перпендикулярной направлению перемещения манипулятора, и взаимодействующей с зубчатой
шестерней (31), при этом зубчатая рейка (33) жестко соединена посредством синусного
механизма (38) с приводом перемещения, выполненным в виде гидроцилиндра, расположенного в фигурном корпусе синусного механизма (38), механизм поворота манипулятора
на 180° выполнен в виде зубчатой рейки (34), расположенной с возможностью перемещения в корпусе инструментального магазина в плоскости, перпендикулярной направлению
перемещения манипулятора, и взаимодействующей с зубчатой шестерней (32), при этом
зубчатая рейка (34) жестко соединена посредством синусного механизма (41) с приводом
перемещения, выполненным в виде гидроцилиндра, расположенного в фигурном корпусе
синусного механизма (41), при этом манипулятор в позиции ожидания выполнен с возможностью расположения в зоне коробки скоростей параллельно стойке и под углом β к
оси гнезда под инструмент, находящегося в позиции смены инструмента.
2. Металлорежущий станок по п. 1, отличающийся тем, что угол β равен 45°.
3. Металлорежущий станок по п. 1, отличающийся тем, что устройство для поворота
гнезда под инструмент в позиции смены инструмента из горизонтальной плоскости в вертикальную плоскость и обратно выполнено в виде поворотного коромысла, смонтированного с возможностью поворота на корпусе инструментального магазина и снабженного
захватом с пазом, в котором в позиции смены инструмента расположен направляющий
ролик, установленный с возможностью вращения в гнезде под инструмент, при этом поворотное коромысло посредством тяги связано с приводом его перемещения, выполненным в виде гидроцилиндра.
4. Металлорежущий станок по п. 1, отличающийся тем, что синусный механизм (35,
38, 41) выполнен в виде зубчатой рейки, размещенной в фигурном корпусе (37, 40, 43) с
возможностью перемещения в направляющих, выполненных в фигурном корпусе (37, 40,
43), и жестко связанной с поршнем гидроцилиндра (36, 39, 42), встроенного в фигурный
корпус (37, 40, 43), и одновременно взаимодействующей с зубчатым колесом, расположенным с возможностью вращения вокруг своей оси в фигурном корпусе (37, 40, 43), кроме того, на оси зубчатого колеса, расположенного в фигурном корпусе (37, 40, 43), с
возможностью поворота закреплен рычаг, на противоположном конце которого смонти2
BY 17647 C1 2013.10.30
рована ось, на которой расположена ползушка, размещенная с возможностью перемещения в направляющем пазу, выполненном в ползуне, с которым непосредственно соединена
зубчатая рейка (30, 33, 34).
5. Способ автоматической смены инструментов на металлорежущем станке по п. 1,
при котором осуществляют поворот гнезда под инструмент из исходной позиции в позицию смены инструмента, осуществляют поворот манипулятора из позиции ожидания к
шпинделю станка и одновременно к гнезду под инструмент, расположенному в позиции
смены инструмента, захватывают манипулятором инструменты, расположенные в шпинделе и гнезде под инструмент, выдвигают манипулятор, извлекая инструменты из шпинделя и гнезда под инструмент, поворачивают манипулятор с инструментами вокруг своей
оси на 180°, устанавливают смененные инструменты в шпиндель и гнездо под инструмент
и отводят манипулятор от шпинделя станка и гнезда под инструмент в позицию ожидания,
одновременно поворачивая гнездо под инструмент со смененным инструментом в исходную позицию.
Изобретение относится к области машиностроения, в частности к станкостроению, и
может быть использовано в металлорежущих станках с устройствами автоматической
смены инструмента для перенесения инструмента из шпинделя станка в инструментальный магазин и обратно, в частности, при расположении оси шпинделя станка и осей гнезд
инструментального магазина во взаимно перпендикулярных плоскостях.
Наиболее близким по технической сущности является металлорежущий станок (многоцелевой станок с устройством автоматической смены инструмента), содержащий установленную на станине стойку с расположенной на ней шпиндельной бабкой,
кинематически связанной с коробкой скоростей и шпинделем, подвижный стол, устройство автоматической смены инструмента, включающее инструментальный магазин с неподвижным основанием и с гнездами под инструмент, автооператор, установленный с
возможностью перемещения от шпинделя к магазину и обратно, на корпусе которого с
возможностью выдвижения и поворота установлен манипулятор с двумя захватами под
инструмент, выполненными в виде подвижных губок, и привод перемещения автооператора, кронштейн с криволинейной профилированной наружной рабочей поверхностью,
закрепленный на стойке с возможностью взаимодействия с дополнительно введенным
опорным роликом, выполненным в манипуляторе автооператора, причем ось поворота последнего и привод его перемещения расположены на неподвижном основании инструментального магазина, при этом автооператор установлен над неподвижным основанием с
возможностью поворота в горизонтальной плоскости от шпинделя к магазину и обратно [1].
Недостатками такого металлорежущего станка являются значительное время смены
инструмента вследствие "непроизводительного" перемещения манипулятора при смене
инструмента по сложной траектории перемещения инструмента при переносе его из гнезда инструментального магазина в шпиндель станка и обратно, отсутствие плавности перемещения манипулятора при смене инструмента, что приводит к возникновению
вибраций на станке, и сложность конструкции устройства смены инструмента.
Наиболее близким по технической сущности является способ автоматической смены
инструмента на металлорежущем станке, заключающийся в перемещении манипулятором
инструмента из шпинделя станка в инструментальный магазин и обратно и состоящий из
последовательных поэтапно выполняемых операций манипулятором, а именно: перемещения из позиции ожидания к инструментальному магазину, поворота относительно оси
вращения на 90° с захватом инструмента в инструментальном магазине, извлечения инструмента из инструментального магазина, поворота с инструментом в обратном направлении на 90°, перемещения последнего к шпинделю станка, поворота манипулятора с
3
BY 17647 C1 2013.10.30
инструментом относительно оси вращения на 90° с захватом инструмента в шпинделе
станка, извлечения инструмента из шпинделя станка, поворота манипулятора с новым и
"отработанным" инструментом относительно оси вращения на 180°, установки в шпиндель станка нового инструмента, поворота манипулятора с "отработанным" инструментом
относительно оси вращения на 90° в противоположном направлении с "оставлением" нового инструмента в шпинделе станка, переноса "отработанного" инструмента от шпинделя
станка к инструментальному магазину, установки инструмента в инструментальный магазин, поворота манипулятора относительно оси вращения на 90° с освобождением инструмента в инструментальном магазине и перемещения обратно от инструментального
магазина в позицию ожидания [1].
Недостатком такого способа автоматической смены инструмента на металлорежущем
станке является значительное время смены инструмента вследствие "непроизводительного" перемещения манипулятора при смене инструмента по сложной криволинейной траектории перемещения инструмента при переносе его из гнезда инструментального магазина
в шпиндель станка и обратно.
Задачей изобретений является уменьшение времени смены инструмента за счет исключения "непроизводительного" перемещения манипулятора при смене инструмента,
обеспечение плавности работы и упрощение конструкции.
Решение указанной задачи достигается тем, что в металлорежущем станке, содержащем основание с неподвижной стойкой, коробку скоростей, жестко смонтированную спереди стойки, бабку шпиндельную, расположенную на направляющих корпуса коробки
скоростей с возможностью перемещения относительно стойки в вертикальной плоскости,
шпиндель с вертикальной осью вращения, кинематически связанный с коробкой скоростей и размещенный в бабке шпиндельной, крестовый стол, размещенный на консоли под
шпинделем с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости в поперечном и
продольном направлениях, и устройство автоматической смены инструмента, размещенное сбоку стойки и состоящее из инструментального магазина с осью вращения, перпендикулярной оси вращения шпинделя, по периметру которого размещены гнезда под
инструмент, оси которых параллельны оси вращения инструментального магазина, и
смонтированного на валу манипулятора с двумя захватами под инструмент, имеющего
возможность перемещения в вертикальной плоскости и вращения вокруг оси, перпендикулярной оси вращения инструментального магазина, что инструментальный магазин содержит устройство для поворота гнезда в позиции смены инструмента, манипулятор
установлен в корпусе инструментального магазина на валу, на котором закреплены зубчатая рейка (27) и зубчатые шестерни (31, 32), и включает механизм выдвижения манипулятора, механизм поворота манипулятора из позиции ожидания к шпинделю и механизм
поворота манипулятора на 180°, обеспечивающие при смене инструмента одновременное
взаимодействие манипулятора со шпинделем станка и гнездом под инструмент, находящимся в позиции смены инструмента, каждое гнездо под инструмент в инструментальном
магазине выполнено с возможностью поворота в позиции смены инструмента в плоскость,
параллельную оси вращения шпинделя станка, а в остальных позициях каждое гнездо под
инструмент жестко зафиксировано в инструментальном магазине, при этом механизм выдвижения манипулятора выполнен в виде зубчатой рейки (30), расположенной с возможностью перемещения в корпусе инструментального магазина в плоскости,
перпендикулярной направлению перемещения манипулятора, и взаимодействующей с
зубчатым колесом (29), жестко расположенным на одной оси вращения с зубчатым колесом (28), взаимодействующим с зубчатой рейкой (30), при этом зубчатая рейка (30) жестко соединена посредством синусного механизма (35) с приводом перемещения,
выполненным в виде гидроцилиндра, расположенного в фигурном корпусе синусного механизма (35), механизм поворота манипулятора из позиции ожидания к шпинделю выполнен в виде зубчатой рейки (33), расположенной с возможностью перемещения в корпусе
4
BY 17647 C1 2013.10.30
инструментального магазина в плоскости, перпендикулярной направлению перемещения
манипулятора, и взаимодействующей с зубчатой шестерней (31), при этом зубчатая рейка
(33) жестко соединена посредством синусного механизма (38) с приводом перемещения,
выполненным в виде гидроцилиндра, расположенного в фигурном корпусе синусного механизма (38), механизм поворота манипулятора на 180° выполнен в виде зубчатой рейки
(34), расположенной с возможностью перемещения в корпусе инструментального магазина в плоскости, перпендикулярной направлению перемещения манипулятора, и взаимодействующей с зубчатой рейкой (32), при этом зубчатая рейка (34) жестко соединена
посредством синусного механизма (41) с приводом перемещения, выполненным в виде
гидроцилиндра, расположенного в фигурном корпусе синусного механизма (41), при этом
манипулятор в позиции ожидания выполнен с возможностью расположения в зоне коробки скоростей параллельно стойке и под углом β к оси гнезда под инструмент, находящегося в позиции смены инструмента. Решение задачи достигается и тем, что угол β равен 45°.
Решение задачи достигается также тем, что устройство для поворота гнезда под инструмент в позиции смены инструмента из горизонтальной плоскости в вертикальную плоскость и обратно выполнено в виде поворотного коромысла, смонтированного с
возможностью поворота на корпусе инструментального магазина и снабженного захватом
с пазом, в котором в позиции смены инструмента расположен направляющий ролик, установленный с возможностью вращения в гнезде под инструмент, при этом поворотное коромысло посредством тяги связано с приводом его перемещения, выполненным в виде
гидроцилиндра. Решение задачи достигается также и тем, что синусный механизм (35, 38,
41) выполнен в виде зубчатой рейки, размещенной в фигурном корпусе (37, 40, 43) с возможностью перемещения в направляющих, выполненных в фигурном корпусе (37, 40, 43),
и одновременно взаимодействующей с зубчатым колесом, расположенным с возможностью вращения вокруг своей оси в фигурном корпусе (37, 40, 43), кроме того, на оси зубчатого колеса, расположенного в фигурном корпусе (37, 40, 43), с возможностью поворота
закреплен рычаг, на противоположном конце которого смонтирована ось, на которой расположена ползушка, размещенная с возможностью перемещения в направляющем пазу,
выполненном в ползуне, с которым непосредственно соединена зубчатая рейка (30, 33,
34). Решение задачи достигается и тем, что при осуществлении способа автоматической
смены инструмента на металлорежущем станке, при котором осуществляется поворот
гнезда под инструмент из исходной позиции в позицию смены инструмента, осуществляют поворот манипулятора из позиции ожидания к шпинделю станка и одновременно к
гнезду под инструмент, расположенному в позиции смены инструмента, захватывают манипулятором инструменты, расположенные в шпинделе и гнезде под инструмент, выдвигают манипулятор, извлекая инструменты из шпинделя и гнезда под инструмент,
поворачивают манипулятор с инструментами вокруг своей оси на 180°, устанавливают
смененные инструменты в шпиндель и гнездо под инструмент и отводят манипулятор от
шпинделя станка и гнезда под инструмент в позицию ожидания, одновременно поворачивая гнездо под инструмент со смененным инструментом в исходную позицию.
На фиг. 1 изображен предлагаемый металлорежущий станок, общий вид спереди (ограждение условно не показано; в шпинделе станка и в гнезде устройства автоматической
смены инструмента, расположенном в позиции смены, тонкими линиями условно-схематично показан режущий инструмент); на фиг. 2 - вид А на фиг. 1 (вид сбоку на станок; в
шпинделе станка и в гнезде устройства автоматической смены инструмента, расположенном в позиции смены, тонкими линиями условно-схематично показан режущий инструмент); на фиг. 3 - вид Б на фиг. 2 (вид сверху на станок); на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 1;
на фиг. 5 - вид Г на фиг. 1 (вид сверху на устройство автоматической смены инструмента;
станок условно не показан); на фиг. 6 - разрез Д-Д на фиг. 4; на фиг. 7 - разрез Е-Е на
фиг. 4; на фиг. 8 - разрез Ж-Ж на фиг. 4; на фиг. 9 - разрез И-И на фиг. 6, 7 и 8; на фиг. 10 разрез К-К на фиг. 6, 7 и 8; на фиг. 11 - выносной элемент Л на фиг. 4; на фиг. 12 - вид Л
5
BY 17647 C1 2013.10.30
на фиг. 4 (положение инструментального гнезда при смене инструмента; пунктиром показано положение инструментального гнезда в горизонтальной плоскости).
Металлорежущий станок (фиг. 1-3) содержит основание 1 с неподвижной стойкой 2,
коробку скоростей 3, жестко смонтированную спереди стойки 2, бабку шпиндельную 4,
расположенную на направляющих 5 корпуса 6 коробки скоростей 3 с возможностью перемещения относительно стойки 2 в вертикальной плоскости, шпиндель 7 с вертикальной
осью вращения (вертикальный шпиндель 7), кинематически связанный с коробкой скоростей 3 и размещенный в бабке шпиндельной 4, крестовый стол 8, размещенный на консоли 9 под шпинделем 7 с возможностью перемещения в горизонтальной плоскости в
поперечном и продольном направлениях, и устройство автоматической смены инструмента 10, размещенное сбоку стойки 2 и состоящее из инструментального магазина 11 с горизонтальной осью вращения, перпендикулярной оси вращения шпинделя 7, и
смонтированного на валу 12 манипулятора 13 с двумя захватами под инструмент, например правым 14 и левым 15, имеющего возможность перемещения в вертикальной плоскости и вращения вокруг оси, перпендикулярной оси вращения инструментального магазина
11 (или параллельной оси вращения шпинделя 7). По периметру инструментального магазина 11 размещены гнезда 16 под инструмент, оси которых параллельны оси вращения
последнего и каждое из которых имеет возможность поворота в позиции смены инструмента в плоскость, параллельную оси вращения шпинделя 7, а в остальных позициях каждое гнездо 16 под инструмент жестко зафиксировано в инструментальном магазине 11.
Инструментальный магазин 11 снабжен устройством 17 для поворота гнезд 16 под инструмент в позиции смены инструмента из горизонтальной плоскости в вертикальную плоскость и обратно, размещенным в корпусе 18 последнего, жестко связанным со стойкой 2.
При этом манипулятор 13 смонтирован посредством вала 12 (например, при помощи подшипников качения) в корпусе 18 инструментального магазина 11 и снабжен механизмом
перемещения 19 в вертикальной плоскости (механизмом выдвижения), механизмом поворота 20 из позиции ожидания к шпинделю и обратно и механизмом поворота 21 на 180°,
взаимодействующими поочередно с валом 12. Кроме того, манипулятор 13 размещен с
возможностью одновременного взаимодействия при смене инструмента со шпинделем 7
станка (с инструментальной оправкой, в которой установлен инструмент, расположенной
в шпинделе 7 станка) и с гнездом 16 под инструмент (с инструментальной оправкой, в которой установлен инструмент, расположенной в гнезде 16 под инструмент), находящимся
в позиции смены инструмента и расположенным в плоскости, параллельной оси вращения
шпинделя 7 (рабочая позиция манипулятора 13; на фиг. 5 показано пунктиром). При работе станка манипулятор 13 располагается в позиции ожидания в зоне под коробкой скоростей 3 параллельно стойке 2 под углом β, например, 45° к плоскости, проходящей через
ось шпинделя 7 станка - ось поворота манипулятора 13 (ось вала 12) - ось гнезда 16 под
инструмент, находящегося в позиции смены инструмента (под углом β от рабочей позиции манипулятора 13 при автоматической смене инструмента; фиг. 5). Устройство 17 для
поворота гнезда 16 под инструмент из горизонтальной плоскости в вертикальную плоскость и обратно выполнено в виде поворотного коромысла 22, смонтированного с возможностью поворота на корпусе 18 инструментального магазина 11 и снабженного
захватом 23 с пазом 24, в котором в позиции смены инструмента располагается направляющий ролик 25, установленный на гнезде 16 под инструмент с возможностью вращения
относительно последнего. При этом поворотное коромысло 22 связано с приводом его перемещения, выполненным в виде гидроцилиндра 26. Вал 12 манипулятора 13 снабжен жестко связанной с ним зубчатой рейкой 27, с которой взаимодействует зубчатое колесо 28,
жестко соединенное с зубчатым колесом 29, взаимодействующим с зубчатой рейкой 30
механизма перемещения 19 в вертикальной плоскости манипулятора 13, и выполнен с
двумя жестко связанными с валом 12 зубчатыми шестернями 31 и 32, с одной из которых,
например 31, взаимодействует зубчатая рейка 33 механизма поворота 20 манипулятора 13
6
BY 17647 C1 2013.10.30
из позиции ожидания к шпинделю 7 и одновременно гнезду 16 под инструмент, расположенному в позиции смены (в рабочую позицию), и обратно, а с другой 32 взаимодействует зубчатая рейка 34 механизма поворота 21 манипулятора 13 на 180°. Механизм
перемещения 19 в вертикальной плоскости манипулятора 13 выполнен в виде зубчатой
рейки 30, расположенной с возможностью перемещения в корпусе 18 инструментального
магазина 11 в плоскости, перпендикулярной направлению перемещения манипулятора 13,
и взаимодействующей с зубчатым колесом 29, жестко расположенным на одной оси вращения с зубчатым колесом 28, взаимодействующим с зубчатой рейкой 27, связанной с валом 12 манипулятора 13. При этом зубчатая рейка 30 жестко соединена посредством
синусного механизма 35 с приводом перемещения, выполненным в виде гидроцилиндра
36, расположенного в фигурном корпусе 37 синусного механизма 35. Механизм поворота
20 манипулятора 13 из позиции ожидания к шпинделю (фиг. 9) выполнен в виде зубчатой
рейки 33, расположенной с возможностью перемещения в корпусе 18 инструментального
магазина 11 в плоскости, перпендикулярной направлению перемещения манипулятора 13,
и взаимодействующей с зубчатой шестерней 31 поворота манипулятора 13 из позиции
ожидания к шпинделю 7. При этом зубчатая рейка 33 жестко соединена посредством синусного механизма 38 с приводом перемещения, выполненным в виде гидроцилиндра 39,
расположенного в фигурном корпусе 40 синусного механизма 38. Механизм поворота 21
манипулятора 13 на 180° (фиг. 6) выполнен в виде зубчатой рейки 34, расположенной с
возможностью перемещения в корпусе 18 инструментального магазина 11 в плоскости,
перпендикулярной направлению перемещения манипулятора 13, и взаимодействующей с
зубчатой шестерней 32 поворота манипулятора 13 на 180°. При этом зубчатая рейка 34
жестко соединена посредством синусного механизма 41 с приводом перемещения, выполненным в виде гидроцилиндра 42, расположенного в фигурном корпусе 43 синусного механизма 41. Синусные механизмы 35, 38 и 41 конструктивно идентичны друг другу и
выполнены в виде зубчатых реек 44 разных величин для каждого из вышеуказанных механизмов 19, 20 и 21, размещенных в фигурных корпусах 37, 40 и 43 соответственно, с
возможностью перемещения в направляющих 45, выполненных в последних, и жестко
связанных с поршнями 46 гидроцилиндров 36, 39 и 42, встроенных соответственно в фигурные корпуса 37, 40 и 43, и одновременно взаимодействующих с зубчатыми колесами
47, расположенными с возможностью вращения вокруг своей оси в фигурных корпусах
37, 40 и 43. При этом ход гидроцилиндров 36, 39 и 42 выбирается в зависимости от соответствующих длин зубчатых реек 44 из конкретных условий эксплуатации. Аналогично
габаритные размеры фигурных корпусов 37, 40 и 43 также выбираются в зависимости от
хода гидроцилиндров 36, 39 и 42. Причем на осях 48 вращения зубчатых колес 47 жестко
смонтированы рычаги 49, имеющие возможность поворота совместно с зубчатыми колесами 47 на заданный угол; при этом на противоположном конце рычагов 49 смонтированы
оси 50, на которых установлены ползушки 51, размещенные с возможностью перемещения в направляющих пазах 52, выполненных в ползунах 53, с которыми непосредственно
соединены зубчатые рейки 30, 33 и 34 соответствующих механизмов: механизма 19 выдвижения манипулятора, механизма 20 поворота манипулятора из позиции ожидания к
шпинделю и механизма 21 поворота манипулятора на 180°. При этом фигурные корпуса
37, 40 и 43 синусных механизмов 35, 38 и 41 жестко соединены с корпусом 18 инструментального магазина 11. Синусные механизмы 35, 38 и 41 во время работы станка обеспечивают плавность начала и окончания соответствующих последовательно поэтапно
выполняемых операций манипулятором 13, а именно: перемещения в вертикальной плоскости, поворот на угол 45° и на угол 180°.
Металлорежущий станок работает следующим образом.
В первоначальный момент в гнезда 16 инструментального магазина 11 и в вертикальный шпиндель 7 станка устанавливают комплект инструментальных оправок с инструментом, необходимым для обработки изделия (на фигурах не показано). При этом оси
7
BY 17647 C1 2013.10.30
инструментов, расположенных в инструментальном магазине 11 и шпинделе 7 станка, лежат во взаимно перпендикулярных плоскостях. На крестовый стол 8 устанавливается и
закрепляется заготовка (на фигурах не показана). После этого крестовый стол 8 с закрепленной на нем заготовкой, например, по команде с ЧПУ перемещается в зону обработки.
Также по команде, например, с ЧПУ по направляющим 5 корпуса 6 коробки скоростей 3 в
зону обработки перемещается и бабка шпиндельная 4 с вертикальным шпинделем 7.
Шпиндель 7 с установленным инструментом приводится во вращение с требуемой скоростью обработки и начинается сам процесс обработки заготовки данным инструментом.
При этом при необходимости крестовый стол 8 с заготовкой может перемещаться как в
продольном, так и в поперечном направлениях относительно стойки 2 и в то же время относительно шпинделя 7 с установленным в нем инструментом. В это же время по команде
с ЧПУ начинается поиск в инструментальном магазине 11 требуемого для последующей
операции обработки детали инструмента; поиск осуществляется путем вращения инструментального магазина 11 с установленными в гнездах 16 инструментами вокруг горизонтальной оси вращения приводом его перемещения (на фигурах показано условно). При
этом требуемый инструмент приходит в позицию смены и гнездо 16, в котором данный
инструмент расположен, жестко фиксируется в позиции смены в поворотном коромысле
22 устройства 17 для поворота гнезда 16 под инструмент из горизонтальной плоскости в
вертикальную плоскость и обратно (на фигурах не показано). После окончания обработки
заготовки инструментом, расположенным в данный момент в шпинделе 7 (то есть после
окончания технологического перехода), шпиндель 7 с инструментом останавливается и,
например, по команде с ЧПУ совместно с бабкой шпиндельной 4 по направляющим 5
корпуса 6 коробки скоростей 3 перемещается в позицию смены инструмента и фиксируется (на фигурах не показано). Далее по команде с ЧПУ устройство для поворота 17 находящегося в позиции смены гнезда 16 (с установленным в нем инструментом) на угол 90°
поворачивает последнее из плоскости, перпендикулярной оси шпинделя 7, в плоскость,
параллельную оси последнего. При этом из гидросистемы станка (на фигурах не показано)
в гидроцилиндр 26 подается рабочий энергоноситель, например техническое масло, которое перемещает поршень (на фигурах не показано), связанный с поворотным коромыслом
22. Последнее поворачивается на осях (на фигурах показано условно) в корпусе 18 инструментального магазина 11 и перемещает за собой захват 23 с пазом 24. Так как в пазу 24
захвата 23 в позиции смены инструмента расположен направляющий ролик 25 гнезда 16,
то последнее с установленным в нем инструментом поворачивается относительно оси поворота (на фиг. 12 показано условно) совместно с поворотным коромыслом 22 на угол 90°
из плоскости, перпендикулярной оси шпинделя 7, в плоскость, параллельную оси последнего. Величина перемещения поршня гидроцилиндра 26 рассчитана таким образом, чтобы
был обеспечен поворот гнезда 16 с установленным в нем инструментом на угол 90°. Далее
по команде с ЧПУ из гидросистемы станка в гидроцилиндр 39 механизма поворота 20 манипулятора 13 из позиции ожидания к шпинделю 7 подается техническое масло, которое
перемещает поршень 46 (на фигурах не показано) гидроцилиндра 39, связанный посредством синусного механизма 38 с зубчатой рейкой 33, расположенной в корпусе 18 инструментального магазина 11. При этом поршень 46 перемещает в направляющих 45
фигурного корпуса 40 зубчатую рейку 44, которая взаимодействует с зубчатым колесом
47 и поворачивает его в требуемом направлении. При этом рычаг 49, жестко расположенный на оси 48 зубчатого колеса 47, также поворачивается в заданном направлении и перемещает в пространстве ось 50, расположенную на противоположном конце рычага 49,
которая в свою очередь перемещает ползушку 51, размещенную на ней, в направляющем
пазу 52 ползуна 53 и одновременно перемещает последний внутри фигурного корпуса 40
синусного механизма 38. Так как непосредственно с ползуном 53 синусного механизма 38
связана зубчатая рейка 33 механизма поворота 20 манипулятора 13 из позиции ожидания к
шпинделю 7, то последняя взаимодействует с зубчатой шестерней 31 поворота манипуля8
BY 17647 C1 2013.10.30
тора 13 из позиции ожидания к шпинделю 7, жестко соединенной с валом 12, на котором
жестко смонтирован манипулятор 13, и поворачивает манипулятор 13 в рабочую позицию,
расположенную в плоскости, проходящей через ось шпинделя 7 - ось вращения манипулятора 13 - ось гнезда 16, находящегося в данный момент в позиции смены инструмента.
При этом последний одновременно захватывает захватами, например, правым 14 - инструментальную оправку с инструментом, расположенным в шпинделе 7 станка, а левым 15
- инструментальную оправку с инструментом, расположенным в гнезде 16, находящимся в
данный момент в позиции смены инструмента (на фиг. 5 показано пунктиром; схематично). Синусный механизм 38, участвуя в повороте манипулятора 13 в рабочую позицию,
обеспечивает плавность перемещения инструментальных оправок с инструментом. После
этого, по команде с ЧПУ из гидросистемы станка в гидроцилиндр 36 механизма выдвижения 19 манипулятора 13 подается техническое масло, которое перемещает поршень 46 (на
фигурах не показано) гидроцилиндра 36, связанный посредством синусного механизма 35
с зубчатой рейкой 30, расположенной в корпусе 18 инструментального магазина 11. При
этом поршень 46 перемещает в направляющих 45 фигурного корпуса 37 зубчатую рейку
44, которая взаимодействует с зубчатым колесом 47 и поворачивает его в требуемом направлении. При этом рычаг 49, жестко расположенный на оси 48 зубчатого колеса 47,
также поворачивается в заданном направлении и перемещает в пространстве ось 50, расположенную на противоположном конце рычага 49, которая в свою очередь перемещает
ползушку 51, размещенную на ней, в направляющем пазу 52 ползуна 53 и одновременно
перемещает последний внутри фигурного корпуса 37 синусного механизма 35. Так как
непосредственно с ползуном 53 синусного механизма 35 связана зубчатая рейка 30 механизма выдвижения 19 манипулятора 13, то последняя взаимодействует с зубчатым колесом 29 и приводит его во вращение. Так как зубчатое колесо 29 жестко соединено с
зубчатым колесом 28, то и последнее приводится во вращение. Одновременно зубчатое
колесо 28 взаимодействует с зубчатой рейкой 27, жестко связанной с валом 12, и перемещает ее с валом 12 и манипулятором 13 в вертикальной плоскости вниз, т.е. в сторону от
шпинделя 7 и гнезда 16, освобождая инструментальные оправки с инструментом из последних. Синусный механизм 35, участвуя в перемещении манипулятора 13 в вертикальной плоскости, обеспечивает плавность перемещения инструментальных оправок с
инструментом. Далее из гидросистемы станка в гидроцилиндр 42 механизма поворота 21
манипулятора 13 на 180° подается техническое масло, которое перемещает поршень 46
(на фигурах не показано) гидроцилиндра 42, связанный посредством синусного механизма
41 с зубчатой рейкой 34, расположенной в корпусе 18 инструментального магазина 11.
При этом поршень 46 перемещает в направляющих 45 фигурного корпуса 43 зубчатую
рейку 44, которая взаимодействует с зубчатым колесом 47 и поворачивает его в требуемом направлении. При этом рычаг 49, жестко расположенный на оси 48 зубчатого колеса
47, также поворачивается в заданном направлении и перемещает в пространстве ось 50,
расположенную на противоположном конце рычага 49, которая в свою очередь перемещает ползушку 51, размещенную на ней, в направляющем пазу 52 ползуна 53 и одновременно перемещает последний внутри фигурного корпуса 43 синусного механизма 41. Так как
непосредственно с ползуном 53 синусного механизма 35 связана зубчатая рейка 34 механизма поворота 21 манипулятора 13 на 180°, то последняя взаимодействует с зубчатой
шестерней 32 механизма 21 поворота манипулятора 13 на 180°, жестко соединенной с валом 12, на котором жестко смонтирован манипулятор 13, и поворачивает манипулятор 13
в пространстве на 180°, располагая его в рабочей позиции и одновременно меняя местами
инструментальные оправки с инструментом. Синусный механизм 41, участвуя в повороте
манипулятора 13 на 180°, обеспечивает плавность перемещения инструментальных оправок с инструментом в пространстве. При этом под шпинделем 7 располагается левый захват 15 манипулятора 13 с "новым" инструментом, а под гнездом 16 - правый захват 14 с
"отработавшим" инструментом. Далее по команде с ЧПУ из гидросистемы станка в гид9
BY 17647 C1 2013.10.30
роцилиндр 36 механизма выдвижения 19 манипулятора 13 подается техническое масло,
которое перемещает в противоположную ранее совершенному перемещению сторону
поршень 46 (на фигурах не показано) гидроцилиндра 36, связанный посредством синусного механизма 35 с зубчатой рейкой 30, расположенной в корпусе 18 инструментального
магазина 11. При этом поршень 46 перемещает в направляющих 45 фигурного корпуса 37
зубчатую рейку 44, которая взаимодействует с зубчатым колесом 47 и поворачивает его в
требуемом направлении. При этом рычаг 49, жестко расположенный на оси 48 зубчатого
колеса 47, также поворачивается в заданном направлении и перемещает в пространстве
ось 50, расположенную на противоположном конце рычага 49, которая в свою очередь перемещает ползушку 51, размещенную на ней, в направляющем пазу 52 ползуна 53 и одновременно перемещает последний внутри фигурного корпуса 37 синусного механизма 35.
Так как непосредственно с ползуном 53 синусного механизма 35 связана зубчатая рейка
30 механизма выдвижения 19 манипулятора 13, то последняя взаимодействует с зубчатым
колесом 29 и приводит его во вращение. Так как зубчатое колесо 29 жестко соединено с
зубчатым колесом 28, то и последнее приводится во вращение. Одновременно зубчатое
колесо 28 взаимодействует с зубчатой рейкой 27, жестко связанной с валом 12, и перемещает ее с валом 12 и манипулятором 13 с расположенными в захватах 14 и 15 инструментальными оправками с инструментом (на фигурах не показано) в вертикальной плоскости
вверх, то есть в сторону к шпинделю 7 и гнезду 16, устанавливая инструментальные оправки с инструментом в последние. Синусный механизм 35, участвуя в перемещении манипулятора 13 в вертикальной плоскости, обеспечивает плавность перемещения
инструментальных оправок с инструментом. Инструментальные оправки с инструментом
фиксируются в шпинделе 7 станка и в гнезде 16, расположенном в данный момент в позиции смены инструмента (на фигурах не показано). После этого по команде с ЧПУ из гидросистемы станка в гидроцилиндр 39 механизма поворота 20 манипулятора 13 из позиции
ожидания к шпинделю 7 подается техническое масло, которое перемещает в противоположную ранее совершенному перемещению сторону поршень 46 (на фигурах не показано)
гидроцилиндра 39, связанный посредством синусного механизма 38 с зубчатой рейкой 33,
расположенной в корпусе 18 инструментального магазина 11. При этом поршень 46 перемещает в направляющих 45 фигурного корпуса 40 зубчатую рейку 44, которая взаимодействует с зубчатым колесом 47 и поворачивает его в требуемом направлении. При этом
рычаг 49, жестко расположенный на оси 48 зубчатого колеса 47, также поворачивается в
заданном направлении и перемещает в пространстве ось 50, расположенную на противоположном конце рычага 49, которая в свою очередь перемещает ползушку 51, размещенную на ней, в направляющем пазу 52 ползуна 53 и одновременно перемещает последний
внутри фигурного корпуса 40 синусного механизма 38. Так как непосредственно с ползуном 53 синусного механизма 38 связана зубчатая рейка 33 механизма поворота 20 манипулятора 13 из позиции ожидания к шпинделю 7, то последняя взаимодействует с
зубчатой шестерней 31 поворота манипулятора 13 из позиции ожидания к шпинделю 7,
жестко соединенной с валом 12, на котором жестко смонтирован манипулятор 13, и поворачивает манипулятор 13 из рабочей позиции обратно в позицию ожидания. При этом последний одновременно освобождает из своих захватов 14 и 15 инструментальные оправки
с инструментом, оставляя их в шпинделе 7 станка и в гнезде 16, находящемся в данный
момент в позиции смены инструмента (на фигурах не показано). Синусный механизм 38,
участвуя в повороте манипулятора 13 из рабочей позицию обратно в позицию ожидания,
обеспечивает плавность перемещения инструментальных оправок с инструментом. Одновременно устройство для поворота 17 находящегося в позиции смены гнезда 16 (с установленным в нем "отработавшим" инструментом) на угол 90° поворачивает последнее из
плоскости, параллельной оси шпинделя 7, в плоскость, перпендикулярную оси последнего. При этом из гидросистемы станка (на фигурах не показано) в гидроцилиндр 26 подается техническое масло, которое перемещает в противоположную ранее совершенному
10
BY 17647 C1 2013.10.30
перемещению сторону поршень (на фиг. не показано), связанный с поворотным коромыслом 22. Последнее поворачивается на осях (на фигурах показано условно) в корпусе 18
инструментального магазина 11 и перемещает за собой захват 23 с пазом 24. Так как в пазу 24 захвата 23 в позиции смены инструмента расположен направляющий ролик 25 гнезда 16, то последнее с установленным в нем "отработавшим" инструментом
поворачивается совместно с поворотным коромыслом 22 на угол 90° из плоскости, параллельной оси шпинделя 7, в плоскость, перпендикулярную оси последнего, возвращая его в
исходное положение, в котором гнездо 16 расфиксируется относительно поворотного коромысла 22 (на фигурах не показано). Далее, например, по команде с ЧПУ начинается поиск в инструментальном магазине 11 требуемого для дальнейшей обработки детали
инструмента; поиск осуществляется путем вращения инструментального магазина 11 вокруг своей оси вращения приводом его перемещения (на фигурах показано условно). При
этом требуемый инструмент приходит в позицию смены и гнездо 16, в котором данный
инструмент расположен, жестко фиксируется в позиции смены в поворотном коромысле
22 (на фигурах не показано). Одновременно с поиском "нового" инструмента в инструментальном магазине, например, по команде с ЧПУ вертикальный шпиндель 7 с вновь установленным в нем инструментом совместно с бабкой шпиндельной 4 приходит в зону
обработки, куда также перемещается и крестовый стол 8 с закрепленной на нем заготовкой (деталью). Шпиндель 7 с установленным в нем инструментом приводится во вращение с требуемой для обработки детали скоростью, и процесс обработки последней
продолжается. После окончания очередного технологического перехода обработки детали
производится очередная смена инструмента ранее описанным способом, то есть процесс
смены инструмента повторяется аналогично ранее описанному, и процесс обработки детали продолжается. При этом в процессе обработки детали могут участвовать и участвуют
вертикальный шпиндель 7 с бабкой шпиндельной 4 и крестовый стол 8.
По окончании обработки детали (по завершении всех технологических переходов) с
крестового стола 8 снимается готовая деталь и на ее место устанавливается новая заготовка и фиксируется. Далее процесс обработки повторяется.
Источники информации:
1. Патент РФ 2108218 C1, МПК B 23 Q 3/155, 1998.
Фиг. 2
11
BY 17647 C1 2013.10.30
Фиг. 3
Фиг. 4
Фиг. 5
12
BY 17647 C1 2013.10.30
Фиг. 6
Фиг. 7
Фиг. 8
Фиг. 9
13
BY 17647 C1 2013.10.30
Фиг. 10
Фиг. 11
Фиг. 12
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
14
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
528 Кб
Теги
by17647, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа