Устройство для манипулирования паллетами с обрабатываемыми заготовками при их смене на горизонтальном обрабатывающем центре, а также горизонтальный обрабатывающий центр
Группа изобретений относится к области станкостроения и может быть использована для манипулирования паллетами (P1, P2) с обрабатываемыми заготовками при их смене на горизонтальном обрабатывающем центре (H). Устройство (V) содержит два поворотных рычага (4), расположенных параллельно и на расстоянии друг от друга с возможностью поворота вокруг оси (5) посредством приводного механизма (8) поворота, включающего в себя электродвигатель (9) и механизм передачи поворотного движения, размещенные на рычагах (4) держатели (16) паллет, установленные с возможностью вращения вокруг оси (15) параллельно друг другу посредством механизма вращения, включающего в себя электродвигатель (19) и механизм передачи вращательного движения. При этом оно снабжено расположенным между поворотными рычагами (4) параллельно оси поворота (5) валом (12), посредством которого поворотные рычаги (4) жестко соединены между собой, а механизмы передачи поворотного и вращательного движения выполнены в виде комбинированных механизмов (10, 11; 17, 18), каждый из которых состоит из последовательно соединенных углового редуктора (10, 18) и планетарного редуктора (11, 17). Приводные механизмы (8) поворота рычагов (4) выполнены с возможностью принятия дополнительной нагрузки и обеспечения синхронного поворота рычагов (4) при выходе из строя одного из приводов, а электродвигатели (9) приводного механизма (8) выполнены с возможностью работы в режиме ведущий-ведомый с обеспечением синхронного поворота поворотных рычагов (4). Представлен также горизонтальный обрабатывающий центр (H), оснащенный этим устройством. Использование изобретений позволяет повысить надежность работы устройства (V) и соответственно обрабатывающего центра (H). 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 2 ил.
Настоящее изобретение относится к устройству согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения, а также горизонтального обрабатывающего центра согласно ограничительной части пункта 11 формулы изобретения.
Такие устройства, известные как устройства автоматической смены паллет, известны и используются в горизонтальных обрабатывающих центрах [www.bavius-technologie.com «5-координатные обрабатывающие центры для высокоскоростной обработки», тип HBZ AeroCell; технический информационный документ от 11/2018], например, для изготовления деталей самолетов, выполнения различных манипуляций и смены обработанных заготовок или паллет для заготовок. Поворотные рычаги с одной или двумя паллетами, состыкованными задней стороной к задней стороне на держателях паллет, синхронно поворачиваются с помощью двигателей и механизмов передачи между параллельным полу положением и приближенно вертикальным положением. При повороте паллеты или отдельная паллета поворачиваются по оси вращения двигателями и механизмами передачи, расположенными на поворотных рычагах, с целью точного позиционирования в горизонтальном обрабатывающем центре и размещения на нижнем столе, а также заменяются посредством фиксации или расфиксации на держателях паллет. В качестве двигателей могут использоваться гидравлические двигатели или электродвигатели. Используется, как правило, планетарный редуктор. Поскольку поворотные рычаги могут поворачиваться независимо или синхронно с помощью системы управления двигателями, которая оснащена системой датчиков и измерительными устройствами для определения соответствующих положений поворотных рычагов и держателей паллет, неисправность привода, например поворотного рычага может привести к проблемам с безопасностью, критическим ситуациям при выполнении манипуляций с паллетой или паллетами.
Задачей изобретения является усовершенствование устройства упомянутого выше типа и горизонтального обрабатывающего центра во избежание критических рабочих ситуаций в случае неисправности одного из поворотных рычагов.
Поставленная задача решается с учетом признаков пункта 1 формулы изобретения и пункта 11 формулы изобретения. Оба поворотных рычага соединены жестко друг с другом, поэтому в случае нарушения функциональности одного из поворотных рычагов привод другого поворотного рычага берет на себя задачу приведения в действие неисправного рычага, за счет чего сохраняется параллельность положения поворотных рычагов. Электродвигатели и комбинированные механизмы передачи поворотного и вращательного движения с планетарными редукторами без проблем справляются с дополнительной нагрузкой в случае неисправности одного из поворотных рычагов, поворачивая оба поворотных рычага параллельно и удерживая их в соответствующем положении без смещения относительно друг друга.
Жесткое соединение обоих поворотных рычагов друг с другом обеспечивает главный вертикальный вал, который расположен параллельно оси поворота и перекрывает расстояние между поворотными рычагами. Согласно Википедии, главный вертикальный вал - это приводной вал машины, который передает вращательное движение от приводного двигателя к другой части машины и (или) принимает нагрузку в другой точке.
В предпочтительной форме осуществления вертикальный вал представляет собой трубу, прикрепленную к внутренним боковым поверхностям обоих поворотных рычагов (предпочтительно обращенным друг к другу), которая за счет своего поперечного сечения обеспечивает достаточно высокий момент сопротивления для передачи нагрузки в случае неисправности одного из поворотных рычагов.
Ввиду жесткого соединения двух поворотных рычагов целесообразно, чтобы оба электродвигателя механизма поворота (предпочтительно асинхронных) могли работать в режиме ведущий-ведомый для поворота поворотных рычагов по оси поворота. Другими словами, ведущий электродвигатель задает последовательность движений, которая синхронно управляется ведомым электродвигателем.
В предпочтительной форме осуществления труба при близком к полу положении поворотных рычагов должна быть расположена эксцентрично вверх относительно оси поворота и (или) со смещением сторону свободного конца поворотного рычага. Несмотря на большой диаметр трубы с высоким моментом сопротивления, благодаря смещению остается свободное пространство вокруг уже пристыкованной или находящейся в процессе стыковки паллеты для заготовок, которым может воспользоваться обслуживающий персонал.
В конструктивно простой форме осуществления на каждом поворотном рычаге имеются опорные пластины подшипникового узла с по меньшей мере одним монтажным кронштейном и напольными опорными элементами. На опорной пластине также монтируются поворотный рычаг с возможностью вращения и планетарный редуктор комбинированного механизма передачи поворотного движения. Относительно высокие нагрузки при выполнении манипуляций с одной или двумя паллетами передаются через опорные пластины подшипникового узла, например, на пол.
Планетарный редуктор комбинированного механизма передачи вращательного движения целесообразно установлен на внешней боковой поверхности поворотного рычага, поэтому между поворотными рычагами и держателями паллет имеется достаточно свободного пространства для стыковки и расстыковки паллет.
Целесообразным также представляется, чтобы соответствующий электродвигатель механизма поворота был установлен приближенно вертикально, а соответствующий электродвигатель механизма вращения - приближенно параллельно на поворотном рычаге.
Именно использование электродвигателей и жесткое соединение поворотных рычагов позволяют отказаться от сложной системы датчиков, которая может сбоить, или измерительного устройства для контроля движений. Поворотные рычаги по оси поворота и держатели паллет или паллеты по оси вращения могут быть механически доведены до фиксированного упора, а также остановлены в соответствующем конечном положении за счет снятия мощности двигателя. Мощность двигателя может быть снята за счет увеличения напряжения или тока, что дает точную индикацию достижения соответствующего фиксированного упора.
Устройство, так называемое устройство автоматической смены паллет, целесообразно представляет собой предварительно смонтированный конструктивный узел, который крепится к горизонтальному обрабатывающему центру монтажными кронштейнами с помощью разъемных крепежных элементов.
Горизонтальный обрабатывающий центр, оснащенный этим устройством, отличается повышенной безопасностью эксплуатации и более простым управлением, так как исключается критическая рабочая ситуация в случае неисправности одного из поворотных рычагов.
Форма осуществления объекта изобретения поясняется с помощью чертежа. Представлены:
фиг. 1 перспективный вид горизонтального обрабатывающего центра с устройством для поворота, вращения и смены паллет для заготовок, и
фиг. 2 увеличенный фрагмент фиг.1.
На фиг. 1 и 2 показано устройство (V) для поворота, вращения и смены паллет для заготовок (Р1, Р2) в виде предварительно смонтированного конструктивного узла € (устройство автоматической смены паллет), смонтированное или установленное на горизонтальном обрабатывающем центре (Н), например, для обработки заготовок (W) для авиационной промышленности.
На фиг. 1 показан общий вид горизонтального обрабатывающего центра (Н), в передней рабочей части (2) которого уже зафиксирована в вертикальном положении паллета (Р1) для обработки. Перед горизонтальным обрабатывающим центром (Н) находится нижний стол (20) для паллет, на котором в горизонтальном положении лежит вторая паллета (Р2), на верхней части которой размещается(-ются) заготовка (W) или несколько заготовок, которая(-ые) фиксируется(-ются), например, на стороне установки паллеты (Р2) с помощью вакуума. В зависимости от того, будет ли во время смены паллет удаляться вторая паллета (Р2) из положения обработки и готовится для транспортировки, или будет установлена для замены первой паллеты (Р1) в положение обработки, на второй паллете (Р2) будет находиться обработанная деталь (W) или заготовка.
Устройство (V) имеет две опорные пластины подшипникового узла (6), которые монтируются, например, с помощью монтажных кронштейнов (3) к фронтальной части (2) горизонтального обрабатывающего центра (Н). На каждой опорной пластине подшипникового узла (6) имеется по меньшей мере один напольный опорный элемент (7). В каждой опорной пластине подшипникового узла (6) имеется поворотный рычаг (4), выступающий с одной стороны и установленный с возможностью перемещения с помощью приводного блока (8) по преимущественно параллельной полу оси (5) поворота между близким к полу, опущенным положением и показным на фиг.1 и 2 положением и преимущественно вертикальным положением, по отношению к передней части (2) горизонтального обрабатывающего центра (Н) повернутым вверх положением. Привод (8) оснащен вертикально установленным электродвигателем (9), комбинированным механизмом передачи с угловым редуктором (10) и планетарным редуктором (11), закрепленным фланцами на внешней стороне опорной пластины подшипникового узла (6). Устройство (V) также может быть закреплено в полу перед центром (Н).
Оба поворотных рычага (4), которые могут поворачиваться синхронно и параллельно друг другу и на расстоянии друг от друга, жестко соединены главным вертикальным валом (12), перекрывающим расстояние между поворотными рычагами (4). В показанной форме осуществления вертикальный вал (12) представляет собой трубу
(13), два конца которой прикреплены к обращенным друг к другу боковым поверхностям
(14) обоих поворотных рычагов (4). Кроме того, труба (13) или главный вертикальный вал (12) располагается эксцентрично со смещением по отношению коси (5) поворота таким образом, чтобы труба (13) в показанных в близких к полу положениях поворотного рычага (4) по отношению коси (5) поворота была смещена вверх и (или) в направлении передней части (2) горизонтального обрабатывающего центра (Н). Это смещение позволяет создать вокруг второй паллеты (Р2) свободное пространство, которое может быть использовано, например, персоналом при работе со второй паллетой (Р2).
На свободных концах поворотных рычагов блочный держатель (16) паллет может вращаться по оси вращения (15), параллельной оси (5) поворота, который может поворачиваться, например, на 180° с помощью электродвигателя (19), углового редуктора (18) и планетарного редуктора (17), закрепленного фланцами на поворотном рычаге (4). Вторая паллета (Р2) уже пристыкована на обоих держателях (16) паллет, например, с помощью фиксирующих элементов (не показаны) держателей (16) паллет, которые вводятся в установочные отверстия на торцах паллет с помощью пневмо- или гидропривода (21, 22) (фиг.2). Электродвигатель (19) и угловой редуктор (18) установлены приблизительно параллельно продолжению поворотного рычага (4) на его наружной стороне (23). Приводы (21, 22) фиксирующих элементов приводятся в действие попарно независимо друг от друга. Вторая паллета (Р2) пристыковывается с помощью расположенных вверху на фиг.2 приводов (21), в то время как нижние приводы (22) не активируются на этом этапе, а используются позже для смены паллет или фиксации первой паллеты (Р1). Таким образом, держателями паллет (16) может быть пристыкована одна паллета (Р2), как показано, или пристыкованы обе паллеты (Р1, Р2) (не показано на фиг.), которые затем состыковываются задней стороной к задней стороне в держателях (16) паллет. Для фиксации соответствующей заготовки на паллете (Р1, Р2) на стороне установки второй паллеты (Р2), показанной на фиг. 1 и 2, например, имеются распределенные по всей поверхности отверстия для вакуумной фиксации, через которые заготовка подвергается воздействию вакуума и фиксируется (не показано). Подача в паллету (Р2) вакуума и других рабочих сред, таких как сжатый воздух, гидравлика или электрические сигналы, осуществляется через поворотные рычаги (4) к держателям (16) паллет, а затем вакуум из них, например, в паллету (Р2).
Электродвигатели (9) приводов (8) и комбинированные механизмы с угловым и планетарным редуктором рассчитаны на такую мощность, что в случае выхода из строя привода (8) на одной стороне другой привод (8) принимает на себя дополнительную нагрузку и выполняет точный поворот, при этом поворотные рычаги (4) перемещаются синхронно или синхронно удерживаются в параллельном положении, несмотря на неисправность. Это важный аспект безопасности, поскольку такая неисправность без жесткого соединения поворотных рычагов (4) может привести к чрезвычайно критическим рабочим ситуациям.
Ввиду жесткого соединения поворотных рычагов (4) управление поворотными движениями целесообразно осуществлять в таком режиме, при котором один электродвигатель (9) выступает в качестве ведущего, а другой электродвигатель (9) на противоположной стороне - в качестве ведомого. Ведомый электродвигатель (9) управляется электронным способом в соответствии с движением ведущего электродвигателя (9) таким образом, что при отсутствии неисправностей оба электродвигателя (9) синхронно и параллельно поворачивают поворотные рычаги (4) с одной или двумя паллетами (Р1, Р2).
Главный вертикальный вал (12) также может быть выполнен в виде сплошного профиля. При этом торцевые пластины трубы (13), отображенной на фиг.1 и 2 в качестве главного вертикального вала (12), например, должны быть закреплены резьбовыми соединениями или приварены к обращенным друг к другу боковым поверхностям (14) поворотных рычагов (4).
Смена паллеты происходит, например, следующим образом:
В настоящей момент выполняется обработка заготовки на первой паллете (Р1). Вторая паллета (Р2) с установленной заготовкой уже пристыкована на держателях паллет (16). После окончания или во время обработки заготовки на паллете (Р1), которая уже установлена в горизонтальном обрабатывающем центре (Н) и получает от горизонтального обрабатывающего центра (Н) питание (вакуум, пневматику, гидравлику и электрические сигналы), вторая паллета (Р2) из показанного горизонтального положения с помощью поворотных рычагов (4) по оси (5) поворота, например, приблизительно на 45° поворачивается вверх, затем по оси (15) вращения поворачивается против часовой стрелки таким образом, чтобы в результате она при вертикальном положении поворотных рычагов (4) переместилась задней стороной к задней стороне первой паллеты (Р1). Показанные на рис 2 нижние приводы (22) пристыковывают первую паллету (Р1) на держатели (16) паллет прежде, чем первая паллета (Р1) будет отсоединена от горизонтального обрабатывающего центра (Н). При этом также выполняется подключение всех систем к первой паллете (Р1) в держатели (16) паллет. В результате обе паллеты (Р1, Р2) вследствие опускания поворотных рычагов (4), например, приблизительно на 45°, отводятся от передней части (2) горизонтального обрабатывающего центра (Н) и поворачиваются таким образом, что теперь установочная сторона второй паллеты (Р2) обращена к горизонтальному обрабатывающему центру (Н) прежде, чем поворотные рычаги (4) снова поворачиваются наверх и переводят вторую паллету (Р2) в положение обработки, в котором теперь вторая паллета (Р2) устанавливается в горизонтальном обрабатывающем центре (Н), а держатели паллет (16) через приводы (21) отсоединяются от второй паллеты (Р2). При опускании поворотных рычагов (4) и переворачивании первой паллеты (Р1) она в конечном итоге укладывается на напольный стол (20) для паллет установочной стороной вверх. Другими словами, устройство (V) позволяет манипулировать по выбору только одной паллетой (Р1) или (Р2) либо манипулировать одновременно двумя паллетами (Р1, Р2).
Используя электродвигатели (9, 19) для вращения и поворота, можно отказаться от сложной системы датчиков или измерительного устройства для контроля перемещений и положений паллет (Р1, Р2), поворотных рычагов (4) и держателей (16) паллет. Они могут быть механически доведены до фиксированного упора, при этом производительность электродвигателей (9, 19) контролируется таким образом, чтобы при достижении фиксированного упора снимались увеличивающийся ток двигателя или изменяющееся напряжение, за счет чего движение прекращалось, а достигнутое положение удерживалось.
1. Устройство (V) для манипулирования паллетами (Р1, Р2) с обрабатываемыми заготовками при их смене на горизонтальном обрабатывающем центре (Н), содержащее два поворотных рычага (4), расположенных параллельно и на расстоянии друг от друга, каждый из которых установлен с возможностью поворота параллельно другому поворотному рычагу (4) посредством приводного механизма (8) поворота, включающего в себя электродвигатель (9) и механизм передачи поворотного движения, вокруг оси (5) поворота, расположенной преимущественно горизонтально, размещенные на рычагах (4) держатели (16) паллет, установленные с возможностью вращения параллельно друг другу посредством механизма вращения, включающего в себя электродвигатель (19) и механизм передачи вращательного движения, вокруг оси (15) вращения, расположенной параллельно оси (5) поворота, отличающееся тем, что оно снабжено расположенным между поворотными рычагами (4) параллельно оси (5) поворота валом (12), посредством которого поворотные рычаги (4) жестко соединены между собой, упомянутые механизмы передачи поворотного движения и вращательного движения выполнены в виде комбинированных механизмов (10, 11; 17, 18) передачи соответственно поворотного движения на рычаги (4) и вращательного движения на держатели (16) паллет, каждый из которых состоит из последовательно соединенных углового редуктора (10, 18) и планетарного редуктора (11, 17), при этом приводные механизмы (8) поворота рычагов (4) выполнены с возможностью принятия дополнительной нагрузки и обеспечения синхронного поворота рычагов (4) при выходе из строя одного из приводов, а электродвигатели (9) приводного механизма (8) выполнены с возможностью работы в режиме ведущий-ведомый с обеспечением синхронного поворота поворотных рычагов (4) вокруг оси (5) поворота.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что вал (12) выполнен в виде трубы (13), закрепленной на обоих поворотных рычагах (4), предпочтительно на обращенных друг к другу внутренних сторонах (14) поворотных рычагов (4).
3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что электродвигатели (9) выполнены предпочтительно в виде асинхронных электродвигателей.
4. Устройство по любому из пп. 1-3, отличающееся тем, что вал (12) установлен таким образом, что при опущенном положении поворотных рычагов (4) он расположен эксцентрично вверх относительно оси (5) поворота и/или со смещением в направлении фронтальной части обрабатывающего центра (Н).
5. Устройство по любому из пп. 1-4, отличающееся тем, что оно снабжено опорными пластинами (6) подшипникового узла с по меньшей мере одним монтажным кронштейном (3) и напольными опорными элементами (7), при этом каждый из упомянутых поворотных рычагов (4) установлен с возможностью поворота на соответствующей опорной пластине (6), на внешней боковой поверхности каждой из которых размещен планетарный редуктор (11) упомянутого комбинированного механизма (10, 11) передачи поворотного движения.
6. Устройство по любому из пп. 1-5, отличающееся тем, что планетарный редуктор (17) комбинированного механизма передачи вращательного движения установлен на внешней боковой поверхности (23) поворотного рычага (4).
7. Устройство по любому из пп. 1-6, отличающееся тем, что электродвигатель (9) механизма поворота расположен по существу вертикально, а электродвигатель (19) механизма вращения расположен по существу параллельно поворотному рычагу (4).
8. Устройство по любому из пп. 1-7, отличающееся тем, что поворотные рычаги (4) и держатели (16) паллет выполнены с возможностью механического перемещения соответственно вокруг оси (5) поворота и вокруг оси (15) вращения до фиксированного упора и остановки за счет отключения питания электродвигателя (9, 19).
9. Устройство по любому из пп. 1-8, отличающееся тем, что оно выполнено с возможностью крепления с помощью монтажных кронштейнов (3) и разъемных крепежных элементов к фронтальной части обрабатывающего центра (Н) и/или с возможностью прикрепления к полу перед горизонтальным обрабатывающим центром (Н).
10. Горизонтальный обрабатывающий центр (Н) для обработки заготовок, закрепленных на паллетах (Р1, Р2), отличающийся тем, что снабжен устройством (V) для манипулирования паллетами по любому из пп. 1-9.
