Устройство для управления автоматической сменой инструмента вертикального обрабатывающего центра

 

Изобретение относится к станкостроению и может применяться для .управления механизмом смены инструмента обрабатывающего центра, выполняющего операции обработки автоматически. Целью изобретения является повьщ1ение точности позиционирования револьверной головки. Поставленная цель достигается за счет исключения путевых выключателей, используемых для подачи команд при позиционировании револьверной головки. Устройство содержит блок управления, который выдает команды на элементы схемы, управляющие скоростью двигателя вертикального перемещения шпиндельного механизма и револьверной головки в зависимости от операции заданной системой управления и положения шпиндельного меха1шзма и револьверной головки в заданный момент, 14 ил. с (/) N5 00 СО оо со ы

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) (51) 4 В 23 3/155 зсгссюгщ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 2832008/25-08 (22) 12. 10. 79 (31) )26373/78 (32) 14.10.78 (33) 3Р (46) 07,02,87, Бюл. Кр 5 (71) Фудзицу Фанук Лимитед (JP) (72) Токидэи Симадзири, Кенити

Тойода и Такахуми Ямазаки (JP) (53) 62-229.2(088.8) (56) Патент США Ф 4053251, кл, В 23 Q 3/155, 1977, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ

АВТОМАТИЧЕСКОЙ СМЕНОЙ ИНСТРУМЕНТА

ВЕРТИКАЛЬНОГО ОБРАБАТЫВАЮЩЕГО ЦЕНТРА (57) Изобретение относится к станкостроению и может применяться для управления механизмом смены инструмента обрабатывающего центра, выполняющего операции обработки автоматически. Целью изобретения является повышение точности позиционирования револьверной головки. Поставленная цель достигается за счет исключения путевых выключателей, используемых для подачи команд при позиционировании револьверной головки. Устройство содержит блок управления, который выдает команды на элементы схемы, управляющие скоростью двигателя вертикального перемещения шпиндельíîro механизма и револьверной головки в зависимости от операции заданной системой управления и положения шпиндельного механизма и револьверной головки в заданный момент. 14 ил.

1 .12

Изобретение относится к станкостроению и может применяться для управления механизмом смены инструмента обрабатывающего цЕнтра, выполняющего операции обработки автоматически, Цель изобретения — повышение точности позиционирования револьверной головки, Поставленная цель достигается за счет исключения путевых выключате- . лей, используемых для подачи команд при позиционировании револьверной головки.

На фиг. 1 показан обрабатывающий центр, общий вид; на фиг, 2 — шпиндельный узел с револьверной головкой и приводами, общий вид; на фиг.,3 шпиндельный узел в момент начала . выхода из нулевого положения, вид сбоку; на фиг, 4 — револьверная головка по фиг, 3, вид сверху; на фиг. 5 — шпиндельный узел в положении обработки, вид сбоку; на фиг. 6— револьверная головка по фиг, 5, вид сверху; на фиг. 7 — шпиндельный узел в начале выхода из нулевого положения, вид сбоку; на фиг. 8 — револьверная головка по фиг. 7, вид сверху; на фиг. 9 — шпиндельный узел во время вращения револьверной головки, вид сбоку; на фиг, 10 — револьверная головка по фиг. 9, вид сверху; на фиг, 11 — шпиндельный узел во время вращения револьверной головки, вид сбоку; на фиг, 12 — револьверная головка по фиг. 11, вид сверху; на фиг. 13 — блок-схема электрической цепи регулирования вертикального привода; на фиг. 14 — схема операционных последовательностей работы шпиндельного механизма, Устройство предназначено для управления обрабатывающим центром, состоящим из шкафа управления, на фронтальной поверхности которого установлена панель 2 управления и ленточное считывающее устройство 3, и механической части, состоящей из стола 4, на котором размещается обрабатываемое изделие, механизма привода 5 стола 4, основной стойки 6, установленной на основании и имеющей шпиндельный механизм 7, перемещающийся вертикально, двигателя 8 вертикального перемещения, установленного на верхнем конце основной стойки 6 и предназначенного для перемещения

8939 1 г шпиндельного механизма 7 в направлении оси Z с помощью винта 9, ограничительного элемента 10, неподвижно закрепленного на стойке 6, инструментов 11, закрепленных на вращающейся револьверной головке 12, установленной на нижнем конце механизма 7, Головка 12 может свободно подниматься и опускаться вдоль канавки салазок

>0 13, установленных на механизме 7, при этом головка постоянно поднимае ся вверх натяжной пружиной 14. В шпиндельном механизме 7 вращается шпиндель 15, на конце которого уста> новлен конус 16. На верхнем конце ме . ханизма 7 установлен ограничитель

17. Для вращения шпинделя 15 использ зуется двигатель 18. Для вращения револьверной головки 12 используется

20 штанга 19, содержащая универсальные шарниры 20 и 21, при этом противовесный механизм заменяется пружиной 14, При вращении винта 9 механизм 7 начинает перемещаться вниз. Головка !

2 остается неподвижной, поскольку она поджата пружиной 14, так как выступ 22 на конце оси 23 головки 12 остается в контакте с ограничитель3О ным элементом 10, При последующем перемещении механизма 7 ограничитель 17 упирается в упор 24, установленный на штанге 19, и толкает последнюю вниз. Конец штанги 19, 35 соединенный с зубчатой пластиной 25 через универсальный шарнир 20, толкает зубчатую пластину 25 и вращает ее вхолостую, за счет чего собачка

26, выходя из зуба 27, направляется

40 к следующему зубу. При опускании шпиндельного механизма 7 конус.16 входит в зацепление. с оправкой инструмента 11. В этом положении отключается привод 8

45 В начале обработки включаются двигатели 8 и 18, при этом головка

12. опускается вместе с механизмом

7, инструмент 11 достигает обрабатываемого изделия 28 и проводится

50 обработка последнего, В этом случае положение между собачкой 26 и зубом

27 показано на фиг. 5.

После окончания обработки двигатели 8 и 18 реверсируются и механизм 7, поднимаясь, растягивает пружину 14 и поднимает револьверную головку 12 с инструментом 11. По окончании подъема двигатель 18 выключает3 1 ся, а механизм 7 поднимается. Когда выступ 22 на верхнем конце салазок

13 упирается в ограничительный элемент 10, голонка 12 не может подниматься и становится в положение, когда подъем механизма 7 временно ограничен (фиг. 7 и 8), Для смены инструмента в этом положении двигатель 8 вращается и механизм 7 начинает подниматься вверх, В этом случае ограничитель 17 упирается в упор 29 на конце штанги 19 (фиг, 9. и 10) и позволяет ограничителю 17 начать подъем упора 29 вверх, за счет чего происходит подъем штанги 19 (фиг. 11). Это заставляет зубчатую пластину 25 вращаться в направлении В. за счет перемещения вверх штанги 19 (фиг. 12), В это время собачка 26 поворачивает головку 12 в направлении К

/ чтобы головка 12 установила инструмент 11 в положение ниже конуса 16.

При выполнении этого положения двигатель отключается и .устройство приведено в исходное положение.

С целью управления скоростью вращения двигателя 8 при выполнении всех описанных операций на фиг ° 13 представлена схема управления двигателем 8.

Схема содержит блок 30 цифрового управления, делитель 31 частоты, блок 32 обнаружения арифметического остатка, блок 33 обнаружения нуля и блок 34 сигнала переключения скорости, выдаюшнй аналоговый сигнал, соответствующий абсолютному значению частоты вращения двигателя 8, блок

35 управления .направлением вращения, который в соответствии с управляющим сигналом от блока 30 дает направление сигналу, выделенному блоком 34 сигнала переключения скоростей, Выход блока 35 соединен через сумматор 36 с выходом усилителя 37 ошибок, выход которого соединен с входом блока 38 управления скоростью, подающим сигналы на двигатель

8. Тахогенератор 39 соединен с двигателем 8 и сумматором 36. Генератор 40 установлен на ходовом винте 9 и выдает сигнал в виде одного импульса за один оборот винта 9, Генератор 41 импульсов нулевого положения вырабатывает логический сигнал "1", когда головка 12 находится у границы участка смены инст289391 Д

55 румента и участка обработки ° Схема содержит блок 42 опред ления фронта импульса для оборудования прохождения импульса нулевого положения, ждущий мультивибратор 43, схему

ИЛИ 44, схему.И 45 и олок 46 генератора импульса, предназначенный для выработки одиночного импульса, когда клемма OFF блока 34 переключается с логического сигнала "1" на "0".

Схема работает следующим образом.

Положение, при котором выступ 22 на головке 12 упирается в ограничительный элемент 10, является первоначальным. Участок перемещения вьппе первоначального является областью смены инструмента, а ниже областью обработки, При замене инструмента головка

12 вращается и на клемме а блока 30 появляется численное значение 100 и подается на делитель 31 частоты при появлении сигнала установки цифры на клемме Ь блока 30. Управляющий сигнал вращения вперед от клеммы с блока 30 подается на блок 35 управления направлением вращения, после чего на клемме d блока 30 появляется сигнал, включающий блок смены скоростей, который вырабатывает сигнал скорости, например, 4,2 м/мин. Этот сигнал проходит через блок 35 и преобразуется в сигнал вращения вперед в соответствии с управляющим сигналом от клеммы с блока 30 и затем подается на сумматор 36 ° Затем сигнал обрабатывается на усилителе 37 ошибок блоком контроля скорости, подающим сигнал на двигатель 8, который вращает винт 9 с заданной скоростью, !

При подъеме механизма выходной сигнал генератора 41 импульсов нулевого положения изменяется с "1" до

"0", Это фиксируется блоком 42 определения фронта импульса, вырабатывающим сигнал в соответствии с ним, Этот сигнал изменяет состояние ждущего мультивибратора 43 на обратное, т,е, выходной сигнал изменяется с "0" до "1". Клемма е блока 30 подает сигнал "1 одновременно с поступлением сигнала запуска на клемму d при этом схема U 45 открывается, позволяя делителю 31 выдать сигнал "0" на логический уровень "1".

Выход делителя 31 достигает значения 50 импульсов от генератора 40 в то время, когда конус 16 полно5 12 стью отделяется от оправки инструмента 11, при этом блок 32 детектирования арифметического остатка обнаруживает значение 50 и вырабатывает сигнал переключения. Блок 34 включается и вырабатывает сигнал скорости на выходе, например

2,5 м/мин, за счет чего происходит снижение скорости двигателя 8 и механизм 7 поднимается с заданной скоростью, После того, как винт 9 сде лает десять оборотов, срабатывает штанга 19; которая поворачивает головку 12 с меньшей скоростью для замены инструмента. При полном подъеме механизма 7 до верхнего предела делитель 31 повышает сигнал "0"., а блок 33, обнаруживая такой сигнал, отсекает блок 34 переключения скорости, что останавливает двигатель

8. Блок 30 обнаруживает этд положение механизма 7 либо за счет сотого импульса от генератора 40, либо от блока 33 и подает сигнал обратного вращения в блок 35 от клеммы с, и сигнал скорости 4,2 м/мин подается в блок 34 от клеммы f блока 30, при этом на клеммах а, Ь и d блока 30 сигнал не появляется и клемма е имеет логический элемент "0", Делитель

31 не работает, При выдаче сигнала с блока 34 двигатель 8 вращается в обратном направлении и опускает механизм 7. В этом случае конус 16 совмещается с оправкой инструмента 11, При сцеплении инструмента с конусом механизм 7 достигает первоначального положения и блок 41 выдает логический сигнал "1",.который обнаруживается блоком 42, изменяющим состояние мультивибратора 43 на обратное. Выходной сигнал "1" отклю-: чает блок 34, выходной сигнал которого прерывается, за счет чего останавливается двигатель 8. Цикл смены инструмента заканчивается, Далее блок 30 вырабатывает сигналы на клеммах с d f для начала опускания механизма 7, Генератор 41 изменяет выходной сигнал с "1" на

"0", блок 42 обнаруживает этот переход и меняет состояние мультивибратора 43 на обратное, при этом запускается двигатель 18. Выполняется операция обработки. После выполнения заданной операции управляющий сигнал блока 30 останавливает двигатель 8

89391

55

50 и затем реверсирует его вращение, поднимая механизм 7. При достижении механизмом 7 первоначального положения генератор 41 меняет выходной сигнал с "0" на "1". Блок 42 выдает импульс с возвратом мультивибратора 43 на выходной сигнал с "0" на

"1", Выходной сигнал мультивибратора включает блок 34 переключения. Последний останавливает двигатель 8, Следующий цикл аналогичен описанному. Элементы схемы могут меняться, не изменяя существа работы схемы управления..

Формул а изобретения

Устройство для управления автоматической сменой инструмента вертикального обрабатывающего центра, содержащее шпиндельный узел, установленный с возможностью вертикального перемещения от привода, револьверную головку с приводом, установленную с возможностью вращения и вертикального пер емещения н а шпиндельно м узле, датчик положения шпиндельного узла, управляющий скоростью шпиндельного узла через схему управления скоростью, выход которой подключен к входу привода шпиндельного узла, причем датчик положения шпиндельного узла выполнен в виде импульсного датчика, установленного на выходе привода шпиндельного узла, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности позиционирования револьверной головки, устройство снабжено блоком цифрового управления, вход которого подключен к выходу импульсного датчика, делителем частоты с четырьмя входами, последо1 вательно соединенными блоком алгебраического суммирования р блоком задания скорости, блоком направления вращения шпиндельного узла и сумматором, выход которого подключен к схеме управления скоростью привода шпиндельного узла, тахогенератором, установЛенным на приводе шпиндельного узла и подключенного выходом к входу сумматора, последовательно соединенными генератором импульсов нулевого положения, установленным на приводе шпиндельного узла, детек" тором, мультивибратором с двумя выходами, генератором единичного импульса и элементом ИЛИ, выход которого подключен к входу блока зада1289 391

Фиг.2 ния скорости, при этом один из выходов мультивибратора подключен к входу делителя частоты через элемент ИЛИ, к второму входу которого подключен один из выходов блока цифрового управления, блоком обнаружения нуля, включенным между делителем частоты и элементом ИЛИ, причем

l вход делителя частоты подключен к выходу датчика п ложения шпиндельного узла, а выходы блока цифрового управления подключены соответствен5 но к входам блока алгебраического суммирования, блока задания скорости и блока направления вращения шпиндельного узла.

1 289391

Риг.4

1У

16 11

Ф

Риг.7

128939 1

25

1 27

Составитель В, Жиганов

Техред И.Попович Корректор И. Муска

Редактор Е. Папп

Заказ 7826/60 Тираж 809 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул, Проектная, 4