Файл: Маталин, А. А. Многооперационные станки.pdf

Рис. 103. Схема кодирования инструмента типа кодового ключа Scully— Gones ( США)

торе VI. После этого ключ крепят к оправке V и устанавливают оправку в стеллаже V II для хранения. При загрузке инструмен­ та в инструментальный магазин V III рядом с ним вставляют его кодовый ключ. Таким образом, система кодового ключа позволя­ ет кодировать инструмент до постановки его в магазин, при этом не повышается стоимость оправки и не увеличивается вылет ин­ струмента. После установки оправки и кодового ключа в мага­ зине происходит кодирование гнезда магазина.

Схема расположения механизма автоматической смены ин­ струмента на колонне вертикального многооперационного станка мод. 243ВМФ4 (см. рис. 5) имеет ряд преимуществ по сравнению с другими схемами:

а) магазин инструментов расположен на боковой стороне ко­ лонны на удобной высоте, что очень облегчает его обслуживание, т. е. периодический осмотр инструментов и замену изношенных, пополнение магазина новыми инструментами взамен использо­ ванных в тех случаях, когда емкость магазина оказывается не­ достаточной, периодический осмотр и очистку оправок и др.;

237

Смена инструмента на станке может осуществляться в ручном (с пульта) и автоматическом режимах.

Автоматическая смена инструмента совершается в определен­ ной последовательности (рис. 104):

1) во время работы станка магазин подает очередной инстру­ мент в позицию разгрузки-загрузки;

2) рука поворачивается, захватывает этот инструмент, выно­ сит его из магазина и опрокидывается до положения, когда оси инструмента и шпинделя параллельны; в этом положении «ожи­ дания» движения руки прекращаются до прихода шпиндельной головки и пиноли шпинделя в крайнее верхнее положение, в ко­ тором происходит отжим отработавшего инструмента в шпин­ деле;

3) непосредственно смена инструмента длится 5 с; при этом, поворачиваясь, рука захватывает отработавший инструмент, вы­

23 8

носит его из шпинделя, поворачивается на 180° и вставляет оче­ редной инструмент в шпиндель;

4) рука совершает все движения в обратной последователь­ ности и вставляет отработавший инструмент в свое гнездо, но­ мер которого .хранится в оперативной памяти системы ПУ.

Рассмотрим устройство механизма автоматической смены инструмента, состоящего из двух частей: а) круглого поворот­ ного магазина с расположенными на его периферии 30 инстру­ ментами и системой поиска необходимого инструмента; б) авто­ оператора с приводом, выполняющим функции разгрузки-за­ грузки инструментов и транспортировки их от магазина к шпин­ делю станка.

Инструментальный магазин представляет собой диск 6 с три­ дцатью отверстиями, в которых закреплены втулки 3 и 4 (рис. 105), предохраняющие хвостовики оправок от загрязнения и запыления. На оправке 5 закреплен грибок / для крепления инст­ румента в рабочем шпинделе станка (см. рис. 121); кольцевой паз 7 служит для захвата рукой автооператора. Каждая оправка с инструментом крепится в магазине с помощью пружины 2. Такое удобное, с точки зрения обслуживания магазина, крепление инст­ рументов стало возможным потому, что направление загрузкиразгрузки из магазина перпендикулярно направлению силы тяже­ сти, т. е. исключается влияние веса инструмента.

Устройство поиска необходимого инструмента состоит из ко­ довых дисков, кинематически связанных с магазином, лепестки которых проходят сквозь прорези бесконтактных конечных вы­ ключателей, закрепленных на корпусе. Выходные сигналы этих выключателей кодируют в двоично-десятичной системе номер гне­ зда магазина. Поиск инструмента осуществляется по кратчайше­ му пути.

А-А

Рас. 105. Крепление инструмента в магазине многоопераци­ онного станка мод. 243ВМФ2

239

Рис. 106. Кинематическая схема привода инструментального магазина

Вращение инструментального магазина и фиксация его в нуж­ ном положении осуществляются механизмом, кинематическая схема которого представлена на рис. 106. Вращение магазина осуществляется от отдельного электродвигателя 1 через червяч­ ную передачу 2, 3, винт-вал 5, зубчатые колеса 9 и 10, червячную передачу // и 14 и колеса 15 и 16. Передаточное отношение от винта-вала 5 к магазину 17 равно 30, т. е. соответствует числу гнезд магазина. Таким образом, если фиксатор 8 оказывается в пазу диска 7, то одно из гнезд находится точно в позиции раз­ грузки-загрузки. Червячное колесо 3 монтируется в корпусе на своих опорах и взаимодействует с винтом:валом 5 через трапеце­ идальную резьбу. На торцах червячного колеса 3 имеется по од­ ному торцовому кулачку, которые взаимодействуют с кулачками дисков 4 и 6, жестко закрепленными на винте-валу 5.

При получении команды на поиск инструмента электродвига­ тель 1 начнет вращать червячное колесо 3 с внутренней резьбой. При этом в зависимости от направления вращения винт-вал 5 начнет перемещаться вдоль своей оси влево или вправо, удержи­ ваясь от вращения фиксатором 8, входящим в паз диска 7. Как только фиксатор 8 выйдет из паза диска 7 винт-вал 5 начнет вра­ щаться под действием торцовых кулаков червячного колеса 3 на один из дисков 4 либо 6. При вращении магазина бесконтакт­ ные выключатели посылают сигналы в счетную схему системы ПУ. При совпадении полученного сигнала с заданным по прог­ рамме дается команда на реверс электродвигателя 1. В этом по­ ложении необходимое гнездо магазина перебегает позицию раз­ грузки-загрузки. При реверсе винт-вал 5 стремится сдвинуться вдоль оси, однако этому препятствует фиксатор 8, упирающийся в торец диска 7. Поэтому вначале происходит поворот винта-ва­ ла 5 в противоположную сторону до западания фиксатора 8 в паз

240

диска 7. При этом винт-вал 5 начнет перемещаться в осевом нап­ равлении до тех пор, пока кулак 13 не нажмет микропереключа­ тель 12 и электродвигатель 1 не остановится. Необходимое гне­ здо магазина будет находиться точно в позиции разгрузки-вы­ грузки.

Остановимся более подробно на выборе схемы привода авто­ оператора. Для осуществления автоматической смены инструмен­ тов автооператор должен совершить ряд движений в определен­ ной последовательности, достаточно быстро и точно, четко фик­ сируя транспортируемый инструмент в конечных и промежуточ­ ных положениях. Широкое распространение получили раздельные системы привода механизмов, в которых движения осущест­ вляются от автономных двигателей (гидроцилиндра, гидродвига­ теля, электродвигателя и др.). При этом достигается значитель­ ное упрощение кинематики, появляется возможность гибко осу­ ществлять отладку каждого перемещения и довести закон дви­ жения каждого элемента до оптимального значения. Однако при этом: 1) необходимо осуществлять контроль величины перемеще­ ния каждого кинематического элемента схемы с достаточно высо­ кой точностью, что требует применения конечных выключателей, управляемых соответствующими кулачками; 2) необходимо свое­ временно и четко передавать команду на осуществление последу­ ющего движения по окончании предыдущего, что ведет к появ­ лению специальных элементов (электропереключателей); 3) для исключения ударов во время работы механизма автоматической смены инструмента и обеспечения точности заданных положений всех элементов необходимо задать для каждого движения опти­ мальные значения ускорений и замедлений в начале и конце пе­ ремещения; это достигается управляемыми по пути каждого эле­ мента дросселями или специальными тормозными устройствами.

Все перечисленное привело к значительному усложнению схе­ мы механизма автоматической смены инструмента и к насыще­ нию ее не только кинематическими, но и управляющими и кон­ тролирующими элементами, а также к усложнению электросхе­ мы управления всеми элементами механизма. Для исключения аварийных ситуаций из-за возможных сбоев в управлении движе­ ниями при автоматической смене инструмента необходимо было предусмотреть разветвленную систему блокировок, что еще бо­ лее усложнило электросхему управления механизмом.

Опыт освоения станка с подобным механизмом показал, что изготовление, отладка и регулировка последнего оказались весь­ ма трудоемкими из-за большого числа управляющих, контроли­ рующих и блокирующих элементов. Вместе с тем надежность та­ кого механизма была невысокой и не обеспечивала стабильной его работы. Это обстоятельство привело к созданию механизма со связанной системой привода автооператора. На многоопераци­ онном станке мод. 243ВМФ2 привод конечного звена автоопера­ тора двухзахватной руки, имеющей три движения (поворот, осе-

вое перемещение и опрокидывание), осуществляется от трех ку­ лаков 3, 4 и 5, вращаемых через червячный редуктор 7 от отдель­ ного электродвигателя 6 (рис. 107). На каждом кулаке дискового типа выполнены замкнутые кривые, которые задают руке точные величины перемещений, обеспечивают четкую последовательность и траекторию движений по оптимальным динамическим законам. При этом отпадает необходимость в элементах, контролирующих величины, направления и скорости последовательных перемеще­ ний, как это было в механизмах автоматической смены инстру­ мента с автономными приводами. Вместе с тем значительно уп­ рощается электросхема управления и блокировки и увеличива­ ется надежность работы механизма.

Циклограмма движений руки автооператора приведена на рис. 108.

Конечные и промежуточные положения звеньев автооператора и траектория его движения определяются исходя из взаимного расположения оси шпинделя, перегрузочной позиции магазина и длины хвостовика переходной втулки. Однако необходимо вы­ брать оптимальный закон движений руки автооператора, при ко­ тором бы обеспечивалось быстродействие и отсутствие ударов, а

рис. 107).

Для перемещения толкателей следует рекомендовать исполь­ зование кривых с синусоидальным или квадратичным законом изменения ускорения.

Опыт наладки и эксплуатации описываемого механизма обна­ ружил большую надежность работы всех его систем при высоком быстродействии и может быть рекомендован для применения на многооперационных станках.

242