SU1298037A1 - Method and apparatus for replacing either the work or the working tool on the working spindle of machine tool - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области станкостроени  и может найти прнме 22 21 20 (Л 00СО ЧThe invention relates to the field of machine tools and can find 22 21 20 (L 00SO H

Description

нение в гибких производственных сие- темах. Цель изобретени  - повьшение I производительности, экономи  энергии и увеличение надежности устройства, обусловленное сокращением затрат времени и энергии на пуск и торможение шпийдел  станка дл  замены вращающегос  сменного элемента. Захват 14 манипул тора снабжен приводом враще- 1Ш  (ротор 20, статор 21 асиихронно- .го двигател ) и полумуфтой 22, соедин емой с папумуфтой 12 рабочегоperformance in flexible manufacturing systems. The purpose of the invention is to increase productivity, save energy and increase the reliability of the device, due to the reduction of time and energy costs for starting and braking the machine spydel to replace the rotating replacement element. The gripper 14 of the manipulator is equipped with a rotary drive 1Sh (rotor 20, stator 21 of an asynchronous engine) and a coupling half 22 connected to the papumufty 12 of the worker

, .. .  ..

Изобретение относитс  к станкостроению и может найти применение в гибких производственных системах,This invention relates to a machine tool industry and may find application in flexible manufacturing systems.

содержащих обрабатывающие станки и роботы с манипул торами дл  перемещени , установки на шпиндель станка и сн ти  с него смен№ 1х элементов типа обрабатывае1Ф1е издели  и обра ать1вающий инструмент. Наиболее эффективно использование изобретени  в станках типа обрабатывающий центр с устройством автоматической смены инструмента и в сверхточных токарных стаюсах с инерционным при .водом щпиндел  дл  алмазного точенит дисков пам ти ЭВМ. . Цель изобретени  - повьщ1ение производительности , экономи  энергии, увеличение надежности устройства, обусловленньш сокращением затрат BpeMeigi и энергии на пуск и торможение щпивдел  станка дл  замень вра- 1цающегос5 сменного элемента. : containing machining machines and robots with manipulators for moving, mounting on the machine spindle and removing from it the replacement of 1x elements of the type of machining product and generating tool. The most effective use of the invention is in machine tools of the type machining center with an automatic tool changer device and in ultra-precise lathes with inertial chipping pin for diamond sharpening of computer memory disks. . The purpose of the invention is to increase productivity, save energy, increase the reliability of the device, due to the reduction of BpeMeigi costs and energy for starting and braking the size of the machine for replacing the rotating 5 replaceable element. :

На чертеже изображено устройство, реализующее способ замены на рабочем щпиндейе станка сменного элемента; tuna обрабатываемое изделие или обрабатывающий инструмент, .The drawing shows a device that implements the method of replacement on the workpiece of the machine of the replaceable element; tuna work piece or tool,.

Рабочий шпиндель станка расположен в корпусе 2 шпиндельного узла с зазором в бесконтактных аэростатических подаипниках, сопла 3 кото рых соединены с источником давлени  РЬд сжатого воздуха. Шпиндель 1 несет планшайбу 4 с кольцевыми канавками 5, перекрываемыми расположенным на планшайбе сменным элементом, в данном случае обрабатываемым изде98037The working spindle of the machine is located in the casing 2 of the spindle assembly with a gap in the contactless aerostatic distributors, the nozzles 3 of which are connected to the pressure source Pb of compressed air. The spindle 1 bears the faceplate 4 with annular grooves 5, overlapped by a replaceable element located on the faceplate, in this case processed by the product98037

шпиндел  1 металлорежуще-го станка. ;Сменному элементу, обрабатываемому изделию б в захвате 14 манипул тора, сообщают вращение приводом или за . счет соединительной муфты с частотой вращени  рабочего щпиндел  1 и устанавливают его вращаюпщмс  на рабочий шпиндель I станка, а после выполнени  рабочих операций его снимают сspindle 1 metal cutting machine. ; The replaceable element, the item being processed, in the gripper 14 of the manipulator, is reported to be driven or behind rotation. the expense of the coupling with the frequency of rotation of the working shpindl 1 and set it to rotate on the working spindle I of the machine, and after performing the working operations it is removed from

рабочего шпиндел  1 захватом 14, вращающимс  с частотой вращени  рабо working spindle 1 by gripper 14 rotating with the rotational speed

;ЧеГО шпиндел . 2 с.п. ф-лы, 1 ил.; What spindle. 2 sec. f-ly, 1 ill.

лием 6, и соединенными с источником воздушного давлени  РЬд или вакуума РЬк системой каналов 7 через центральное отверстие 8 и торцовой 5 бесконтактный коллектор 9. На йпин- деле 1 установлен ротор 10 асинхронного двигател  привода шпиндел , а в корпусе 2 - статор 11 этого двига- ТИ1Я. На переднем конце шпиндел  1Line 6, and a system of channels 7 connected to a source of air pressure Pb or vacuum Pb, through a central hole 8 and front 5 contactless collector 9. At the Yingin 1, the rotor 10 of the spindle drive asynchronous motor is installed, and in the case 2 - the stator 11 of this engine Ti1ya. At the front end of the spindle 1

fO в отверстии планшайбы 4 установлена :полумуфта 12 соединительной муфты, в данном случае конической фрикционной ..fO in the faceplate hole 4 is installed: coupling half 12 of the coupling, in this case a conical friction clutch ..

Станок имеет суппорт 13 с резцом,The machine has a caliper 13 with a cutter,

fS,осуществл ющий движение подачи вдоль торца планшайбы.fS performing the feed movement along the face of the faceplate.

i Захват 14 манипул тора расположен в корпусе 15 в бесконтактных аэроста . тических порзпипниках. На переднемi The gripper 14 of the manipulator is located in the housing 15 in a contactless aerostat. tic porzpipniki. At the front

20 торце захвата 14 имеетс  поверхность дл  креплени -Сменного элемента, на -которой выполнены кольцевые канавки 16 каналами 17, осевым каналом 18 и торцовым бесконтактным коллектО S ром 19, соединенные с источником воздушного давлени  Pbg или вакуума РЬ. На захвате 14 установлен ротор 20 асинхронного двигател  привода вращени  захвата, а в корпусе 15 - 20, the gripping end 14 has a surface for fastening the -Replaceable element, on which annular grooves 16 are made by channels 17, an axial channel 18 and face contactless collector S 19 connected to a source of air pressure Pbg or vacuum Pb. On the gripper 14, a rotor 20 of the asynchronous motor for driving the gripper is mounted, and in the housing 15 -

30 статор 21 этого двигател .30 stator 21 of this engine.

На переднем торце захвата 14 закреплена полумуфта 22 упом нутой вы ше соединительной муфты, в данном случае фрикционной конической. Сле35 дует отметить, что соединительна  муфта может отсутствовать или быть любой пригодной дл  поставленныхAt the front end of the gripper 14, the coupling half 22 of the above-mentioned coupling is fixed, in this case a friction conical coupling. It should be noted that the coupling may be absent or be any suitable for

..целей (контактной, механической или.. targets (contact, mechanical or

бесконтактной гидро- или газодинамической , электромагнитной или магнит- .ной). Корпус 15 захвата установлен на рычаге 23 манипул тора, содержащем последовательные движени  вдоль оси шпиндел  и поперёк нее, как показано стрелками.non-contact hydro or gasdynamic, electromagnetic or magnetic.). The grip body 15 is mounted on the manipulator arm 23, which contains successive movements along the spindle axis and across it, as shown by the arrows.

Возможно несколько вариантов исполнени  предложенного способа и устройства дл  его осуществлени . Several variants of the proposed method and device for its implementation are possible.

В исходном положении суппорт 13 с резцом отведен, рабочий шпиндель I станка вращаетс  с рабочей частотой своим асинхронным электродвигателем (статор 11, ротор 10) в бесконтактных аэростатических подшипниках , Соосно шпинделю 1 подвод т зах- ipaT 14 манипул тора с обрабатывае-; 1МЫМ изделием 6 {рассматриваетс  елу- чай, когда соединительна  муфта от-сутствует - полумуфта 22 удалена). При этом изделию 6 сообщают вращение с рабочей частотой вращени  рабочего шпиндел  1 , Дл  этого включа г ют асинхронный двигатель вращени  захвата 14 (ротор 20, статор 21), который в направлении вращени  шпиндел  1 вращаетс  с изделием бэ, удерживаемым в захвате 14 бла годар  тому , что полости его канавок 16 соединены с вакуумом РЬ.Когда частоты вращени  шпиндел  1 и захвата 14 выравниваютс  (это можно установить с помощью датчиков частоты вращени ), издедие 6 устанавливают на рабочий шпиндель 1. .Дл  этого канавки 16 захвата 14 кратковременно соедин ют с источником давлени  РЬ воздуха, а канавки 5 планшайбы 4 шпиндел  1 соедин ют с вакуумом Phx. При этом изделие 6 отталкиваетс  от захвата 14 и прит гиваетс  к планшайбе 4, вр,а-- щающейс  с частотой вращени  шпиндел  1. После этого захват 14 манипул тора отвод т из рабочей зоны шпиндел  1, останавливают вращение захвата и устанавливают в него другое изделие 6. Тем временем резец, движущийс  на суппорте 13, обрабатывает наружный торец вращающегос  со шпинделем 1 издели  6 и возвращаетс  в исходное положение, освобожда  рабочую 3 ону шпиндел  1.In the initial position, the caliper 13 with the cutter is retracted, the working spindle I of the machine rotates with the working frequency of its asynchronous electric motor (stator 11, rotor 10) in non-contact aerostatic bearings, Coaxially spindle 1 feeds the handle- 14 of the manipulator; 1W product 6 {is considered eluyay, when the coupling is missing - the coupling half 22 is removed). In this case, the product 6 is reported to rotate with the working frequency of rotation of the working spindle 1. For this purpose, an asynchronous motor of rotation of the gripper 14 (rotor 20, stator 21) is turned on, which in the direction of rotation of the spindle 1 rotates with the product BE held in the gripper 14 of that the cavities of its grooves 16 are connected to a vacuum Pb. When the rotational speeds of spindle 1 and gripper 14 are aligned (this can be set using speed sensors), output 6 is mounted on working spindle 1. For this groove 16 of gripper 14, connect briefly dissolved with a source of air pressure Pb and the groove 5 of the faceplate 4, a spindle 1 is connected to a vacuum Phx. In this case, the product 6 is repelled by the gripper 14 and is attracted to the faceplate 4, which is connected with the rotation frequency of the spindle 1. After that, the gripper 14 of the manipulator is retracted from the working area of the spindle 1, stop the rotation of the gripper and install another product into it 6. In the meantime, the cutter moving on the slide 13 processes the outer end of the product 6 rotating with the spindle 1 and returns to its original position, freeing the working 3 on it the spindle 1.

После этого соосно шпинделю 1 ус- танавливают другой захват 14 манипул тора , включа  при этом двигатель вращени  захвата 14 в направлении вращени  шпиндел  1. В момент синхро низации вращени  шпиндел  1 и захвата 14 соедин ют с вакуумом РЬ канавки 16 захвата 14 и с давлением Pbj канавки 5 планшайбы 4. При этом обработанное изделие 6 отталкиваетс  отAfter that, another spindle 14 of the manipulator is set coaxially with the spindle 1, including the motor of rotation of the grip 14 in the direction of rotation of the spindle 1. At the time of synchronization of the rotation of the spindle 1 and the grip 14, the grip 16 of the grip 14 and the pressure Pbj are connected to the vacuum. grooves 5 of the faceplate 4. At the same time, the processed product 6 is repelled by

планшайбы 4 и прит гиваетс  к захвату 14, вращающемус  с рабочей частотой вращени  рабочего шпиндел  1. Зазор между базовым торцом захвата 14 и обработанным, торцом издели  6faceplates 4 and is attracted to the grip 14 rotating with the working frequency of rotation of the working spindle 1. The gap between the base end of the grip 14 and the finished end of the product 6

должен быть достаточно мал дл  этого , например, равен 0,1 - 0,5 мм. Затем захват 14 С обработанным изделием 6 отвод т из рабочей зошл шпни- дел  1 и тем же движением рычага манипул тора устанавливают соосно шпинделю 1 вращаюзвщйс  захват J4 с подле- жащим обработке изделием б, и все повтор етс  как было описано вьше. Когда рабочий шпиндель 1 и захватshould be small enough for this, for example, equal to 0.1 - 0.5 mm. Then, the gripper 14 With the finished product 6 is withdrawn from the working shaft of the spindle 1 and the same movement of the lever is set coaxially with the spindle 1 to rotate the gripper J4 with the item to be processed by item b, and everything is repeated as described above. When working spindle 1 and grip

, Л снабжены полумуфтами соединитель- ной муфты, захват 14 манипул тора на врем  установки и съема сменного эле- мента можно соедин ть-.с рабочим шпинделем 1. Дл  этого осевым движением захвата 14, установленного соосно шпинделю 1, соедин ют полумуфты 22 и 12 конической фрикционной или любой другой управл емой соединительной муфты. При этом автоматичес-., L are equipped with coupling halves of the coupling, the gripper 14 of the manipulator can be connected with the working spindle 1 at the time of installation and removal of the replaceable element. For this, the axle movement of the gripper 14 mounted coaxially with the spindle 1 connects the coupling halves 22 and 12 conical friction or any other controlled coupling. In this automatic.

ки синхронизируетс  вращение шпиндел , и захвата 14, которое можно осуществл ть .как с помощью привода вращени  рабочего шпиндел  1, так и с помощью привода вращени  захва- .the rotation of the spindle is synchronized, and the grip 14, which can be carried out both by the rotational drive of the working spindle 1, and by the rotational drive of the grip-.

та J4. . .that J4. . .

чh

При этом-возможно несколько вариантов осуществлени  способа,In this case, there may be several options for implementing the method

. Привод вращени  захвата 14 включают до сцеплени  полумуфт, оставл ют включенным после сцеплени  на врем  установки или съема сменного элемента и выключают после расцеплени  дл  остановки захвата. При этом привод шпиндел  1 остаетс  все врем  включенным. Возможны любые другие комбинации включени  и, выключени  , приводов. . The rotational drive of the gripper 14 is turned on until the coupling halves, is left engaged after the coupling for the time of insertion or removal of the interchangeable element, and is switched off after tripping to stop the gripping. At the same time, the drive of spindle 1 remains on all the time. Any other combinations of switching on and off are possible.

, ,

Захват 14 манипул тора не имеет своего привода (либо привод вьпслю- чен) и его вращают рабочим шпинделем 1, имеющим свой привод. При это захват в процессе сцеплени  полумуфтThe gripper 14 of the manipulator does not have its own drive (or the drive is out), and it is rotated by the working spindle 1 having its own drive. When this capture in the process of coupling coupling

разгон етс  до рабочей частоты вращени  рабочего шпиндел  1 приводом последнего, после выравнивани  частот их вращени  осуществл етс  уста-i новка или съем сменного элемента соaccelerates to the working frequency of rotation of the working spindle 1 by the drive of the latter; after equalizing the frequencies of their rotation, the replacement or removal of the replaceable element with the

шпиндел  1, затем муфта разъедин етс  и захват ГА одновременно останавливаетс  ивьшодитс из рабочей зоны.spindle 1, then the clutch is disengaged and the engagement of the HA simultaneously stops from the working area.

Рабочий шпиндель I не имеет своего привода (либо привод не включен) и его вращают захватом 14, имеющим свой привод, пополн   запас кинетической энергии рабочего шпиндел , необходимый дл  выполнени  рабочих операций со сменным элементом. Дл  этого захват 14 устанавливают соосно вращающемус  по инерции шпинделю 1, включают привод вращени  захвата 14, в момент выравнивани  частот их вращени  соедин ют полумуфты 12 и 22 и раскручивают шпиндель 1 захватом ,14 до такой частоты вращени , при которой обеспечиваетс  необходимый запас его кинетической энергии дл  обработки на выбеге. Одновременно после соединени  полумуфт осуществл ют установку на I сменного элемента. После завершени  этой операции и разгона шпиндел  I, полумуфты разъедин ют, захват 14 вывод т из рабочей 3oiai и обрабатывают сменный элемент, если он изделие , или сменным элементом, если он инструмент. Первьй раз захватом 14 разгон ют неподвижный шпиндель 1. Захват J4, которым снимают смен- ньй элемент со шпиндел  1, может разгон ть шпиндель 1, даже если он снабжен приводом, либо разгон етс  шпинделем 1, если захват привода не имеет или его привод не включаютThe working spindle I does not have its own drive (or the drive is not turned on) and it is rotated by a gripper 14 having its own drive, replenishing the kinetic energy of the working spindle necessary to perform working operations with the interchangeable element. For this, the gripper 14 is set inertia of the spindle 1 coaxially, the rotational drive of the gripper 14 is activated, the coupling halves 12 and 22 are connected at the time of equalization of the frequencies of their rotation, and the spindle 1 is unwound by the gripper 14 to a rotational frequency at which the necessary kinetic energy is provided for coasting. At the same time after the coupling has been connected, the coupling is mounted on the I of the replaceable element. After this operation is completed and the spindle I is dispersed, the coupling halves are separated, the catch 14 is removed from the working 3oiai, and the interchangeable element is processed, if it is a product, or the interchangeable element, if it is a tool. For the first time, the gripper 14 accelerates the fixed spindle 1. The gripper J4, which removes the replacement element from the spindle 1, can accelerate the spindle 1, even if it is equipped with a drive, or accelerates with a spindle 1, if the gripper does not have a drive or does not drive include

Редактор Г.ВолковаEditor G. Volkova

Составитель Т.НовожиловаCompiled by T. Novozhilova

Техред Н.Глущенко Корректор М.ДемчикTehred N.Glushchenko Proofreader M.Demchik

Заказ 851/16 Тираж 787ПодписноеOrder 851/16 Circulation 787 Subscription

ВНИ11ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5VNI11PI of the USSR State Committee for Inventions and Discoveries 4/5, Moscow, Zh-35, Raushsk nab. 113035

Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4Production and printing company, Uzhgorod, st. Project, 4

298037298037

Формул аFormula

изобретени the invention

1.Способ замены на рабочем шпинделе металлорежущего станка сменного элемента типа обрабатываемое изделие или обрабатывающий инструмент, заключающийс  в том, что каждьй сменный элемент с помощью захвата манипул тора устанавливают на рабочий шпиндель и после проведени  рабочих операций удал ют С него, отличающийс  тем, что, с целью повышени  производительности и экономии энергии, сменному элементу в захвате манипул тора сообщают вращение с частотой вращени  рабочего шпиндел  и устанавливают его вращающимс  на рабочий шпиндель, а после выполнени  рабочих операций со1. A replacement method on a working spindle of a cutting machine tool of a replaceable element of the type of workpiece or a machining tool, which means that each replaceable element is mounted on the working spindle with the help of a gripper arm and after performing working operations, it is removed. in order to increase productivity and save energy, the replaceable element in the manipulator grip is reported to rotate with the frequency of rotation of the working spindle and is set to rotate on the working spindle, and after performing work operations with

сменгым элементом его снимают с рабочего шпиндел  захватом манипул тора , вращающимс  с частотой вращени  рабочего шпиндел .The shift element is removed from the working spindle by a gripper of the manipulator, rotating with the frequency of rotation of the working spindle.

2.Устройство замены на рабочем шпинделе металлорежущего станка сменного элемента типа обрабатываемое изделие или обрабатывающий инструмент , отличающеес 2. A replacement device on a working spindle of a cutting machine tool of a replaceable element of the type of workpiece or machining tool, characterized

тем, что, с целью повьшзени  производительности и надежности устройства, захват манипул тора снабжен приводом вращени  и/или полумуфтой, предназначенной дл  соединени  с полумуфтой рабочего шпиндел  металлорежу-, щего станка.By the fact that, in order to improve the performance and reliability of the device, the gripper is equipped with a rotation drive and / or coupling half, designed to be connected with the coupling half of the working spindle of the cutting machine.

Claims (1)

Формула изобретенияClaim 1.Способ замены на рабочем шпинделе металлорежущего станка сменно5 го элемента типа обрабатываемое изделие или обрабатывающий инструмент, заключающийся в том, что каждый сменный элемент с помощью захвата манипулятора устанавливают на рабо10 чий шпиндель и после проведения рабочих операций удаляют с него, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и экономии энергии, сменному элемен15 ту в захвате манипулятора сообщают вращение с частотой вращения рабочего шпинделя и устанавливают его вращающимся на рабочий шпиндель, а после выполнения рабочих операций со 20 сменным элементом его снимают с рабочего шпинделя захватом манипулятора, вращающимся с частотой вращения рабочего шпинделя.1. A method of replacing a workpiece or machining tool on a working spindle of a cutting machine of a replaceable 5th type element, namely, that each replaceable element is mounted on a working spindle using a manipulator gripper and, after carrying out work operations, it is removed from it, characterized in that, in order to increase productivity and save energy, the exchangeable element in the grip of the manipulator is informed of the rotation with the rotational speed of the working spindle and set to rotate on the working spindle, and p follows performing working operations with a removable element 20 is removed from its working spindle gripper, rotating with the rotation frequency of the working spindle. 25 2.Устройство замены на рабочем шпинделе металлорежущего станка сменного элемента типа обрабатываемое изделие или обрабатывающий инструмент, отличающееся 30 тем, что, с целью повышения производительности и надежности устройства, захват манипулятора снабжен приводом вращения и/или полумуфтой, предназначенной для соединения с полумуф35 той рабочего шпинделя металлорежу-, щего станка.25 2. A replacement device on a working spindle of a cutting machine of a replaceable element of the type to be processed product or processing tool, characterized in that in order to increase the productivity and reliability of the device, the gripper of the manipulator is equipped with a rotation drive and / or half coupling designed to connect to the half coupling of 35 working machine tool spindle.