Автоматический самоцентрирующий поворотный патрон

 

Использование: в станкостроении, в устройствах и системах для многосторонней обработки деталей за один установ на станок. Сущность изобретения: поворотный патрон 1 установлен на переднем конце шпинделя 5 станка. Привод 2 зажима и поворота смонтирован на заднем конце шпинделя. Блок 3 управления функционирует в совокупности с компонентами 1 и 2 и устройством 44 программного управления станка. Датчик 22 установлен на приводе 2 и синхронно имитирует поворот детали 4 в патроне 1 посредством поворота диска 38 с магнитом 39, замыкающим герконы 42, идентифицируя угловое положение детали 4. Механизм периодического поворота диска 38 приводится от вращающегося штока 27, жестко связанного со штоком 20 привода поворота детали. При этом шток 27 снабжен шарикоподшипником 26, воздействующим на ползун 28, который перемещается в результате этого воздействия возвратно-поступательно, и имеющимися на нем скосом 29 и выступом 30 поворачивает четырехгранник 40, несущий диск 38 с магнитом 39. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к станкостроению, а более конкретно к устройствам и системам, предназначенным для многосторонней обработки вращающихся деталей за один установ на станок.

Известен двухкулачковый поворотный патрон (а.с. СССР N 1052348, кл. В 23 В 31/34, БИ N 41, 1983), содержащий корпус с радиально расположенными в нем ползунами, несущими поворотные кулачки с зажимными элементами, механизм поворота и фиксации, выполненный в виде толкателей со скосами и четырехгранника. Однако данный патрон, как и множество других поворотных патронов, является лишь приспособлением для зажима и поворота вращающихся деталей и не имеет элементов, обеспечивающих поиск и контроль его углового положения в рабочем пространстве станка.

Известна также система автоматического управления положением детали (а. с. СССР N 971619, кл. В 23 Q 15/00, БИ N 41, 1982), содержащая автосинхронизационный генератор, пассивная часть которого, состоящая из катушки индуктивности и блока конденсаторов, включена в датчик положения и размещена непосредственно на вращающемся патроне, а катушка индуктивности пассивной части генератора закреплена на передней бабке станка. Управление положением детали основано на изменении собственной частоты колебаний вращающегося контура путем изменения емкости блока конденсаторов при повороте детали в патроне. Недостатком данной системы в условиях энергонасыщенного производства постоянного излучения высокочастотных сигналов является низкая надежность функционирования, вызванная помеховосприимчивостью контуров пассивной и, особенно, активной частей системы, связанных между собой бесконтактной электромагнитной связью.

Более близким к изобретению по достигаемому эффекту и комплексности решения задач является автоматический самоцентрирующий поворотный патрон (а. с. СССР N 1386379, кл. В 23 В 31/34, БИ N 13, 1988). Патрон содержит механизмы зажима детали, ее поворота, фиксации и блок управления поворотом и фиксацией. Недостатками патрона являются сложность конструкции и низкая надежность функционирования по причинам, во-первых, что в основу устройства управления положением детали положены те же принципы колебательного контура и электромагнитной связи при передаче информации о положении детали на устройство ЧПУ станка, и, во-вторых, встроенное в патрон устройство управления сильно усложняет его конструкцию.

Технический результат упрощение конструкции и повышение надежности функционирования комплекса.

На фиг. 1 показана конструктивная схема (продольный разрез) автоматического самоцентрирующего поворотного патрона.

Автоматический комплекс многосторонней обработки вращающихся деталей содержит самоцентрирующий поворотный патрон 1, привод 2 зажима и поворота детали и блок 3 управления приводом.

Патрон 1, установленный на переднем конце шпинделя 5, содержит корпус 6, в Т-образных пазах которого размещены радиально подвижные ползуны 7 и 8 с поворотными губками, а в центральной расточке двухклиновый ползун 9 зажима детали. В ползуне 8 размещен механизм поворота детали, состоящий из реек-толкателей 10 и 11 со скосами, связанных шестерней 12, и четырехгранника 13, выполненного на поворотной губке ползуна 8. В прямоугольный паз ползуна 9 помещена рейка 14, находящаяся в зацеплении с шестерней 15. Шестерня 16, установленная на одном валу с шестерней 15, находится в зацеплении с рейкой толкателя 11.

Привод 2 выполнен в виде установленного на заднем конце шпинделя двухкамерного вращающегося гидроцилиндра, в котором поршень 17 пустотелого штока 18 соединен с ползуном зажима 9, а поршень 19 с помощью центрального штока 20 связан с рейкой 14 механизма поворота детали. Для подачи рабочего тела (жидкости) в полости вращающегося цилиндра привод снабжен муфтой 21.

Датчик 22 положения детали содержит корпус 23, который закреплен на невращающейся части муфты 21 привода 2. В корпусе 23 выполнены расточки 24 и 25. В расточку 24 с возможностью осевого перемещения помещен шарикоподшипник 26, установленный на штоке 27, который жестко соединен с центpальным штоком привода 20. Подшипник 26 наружным невращающимся кольцом входит в паз ползуна 28, размещенного в расточке 25 корпуса 23 датчика. Ползун 28 снабжен наклонным скосом 29 и прямоугольным выступом 30 с площадкой 31 глубиной до уровня диаметральной плоскости ползуна 28. В ползуне 28 установлены постоянные магниты 32 и 33, а в корпусе датчика под ними (по схеме) герконы 34 и 35. На валике 36 (на схеме развернут на 90^o), смонтированном в подшипнике 37, закреплен диск 38 с магнитом 39, а на противоположном конце выполнен четырехгранник 40. Под диском 38 (по схеме) установлена плата 41, на которой радиально смонтированы герконы 42. Угловое расположение и количество герконов соответствуют количеству и положению осей обрабатываемой детали 4. Герконы 42 включены в схему электронного блока управления 43, который подключен к устройству ЧПУ 44 станка. Блок 43 и ЧПУ 44 включены в блок электроавтоматики 45 станка, к которому подключены распределители 46 и 47 потоков жидкости соответственно при зажиме-разжиме и повороте детали.

Комплекс работает следующим образом. В исходном положении, когда в поворотном патроне 1 закреплена и в угловом положении зафиксирована обрабатываемая деталь 4, двухклиновый ползун зажима 9, рейка 14 и ползун 28 датчика 22 с подшипником 26 находятся в крайнем правом положении. Толкатель 10 также находится в правом положении и фиксирует четырехгранник 13 поворотной губки ползуна 8 за одну из граней. Четырехгранник 40 датчика 22 также зафиксирован за соответствующую грань площадкой 31 выступа 30 на ползуне 28, а магнитом 39 включен один из герконов 42. При этом от блока 43 на УЧПУ 44 поступает информация о заданном программой положении детали в патроне. УЧПУ 44 и станком отрабатывается соответствующий кадр программы.

Поворот детали 4 во вращающемся патроне 1 на угол, равный, например, π/2, осуществляется за два полуцикла, выполняемых за один возвратно-поступательный ход поршня 19 привода 2. Для выполнения 1-го полуцикла поворота блоком электроавтоматики 45 станка по команде от УЧПУ 44 переключается распределитель 47 и реверсирует поток жидкости в цилиндре поворота жидкость поступает в полость Г, а полость В соединяется со сливом. Поршень 19 при этом со штоками 20 и 27 перемещается влево. Рейка 14 через шестерни 15 и 16 перемещает толкатель 10 влево, а толкатель 11 посредством шестерни 12 движется вправо и, воздействуя скосом на ребро четырехгранника 13, поворачивает его на некоторый угол против часовой стрелки. В это же время синхронно с поворотом четырехгранника 13 шарикоподшипник 26 в датчике 22 перемещает влево ползун 28, который своим скосом 29 поворачивает четырехгранник 40 (в положение, показанное штрихпунктирными линиями), а магнит 33 замыкает геркон 35. 1-й полуцикл поворота на этом завершается, и блоком электроавтоматики 45 по сигналу от геркона 35 производится переключение распределителя 47 в первоначальное положение, при котором поршень 19 со штоками 20 и 27 движется вправо, совершая 2-й полуцикл поворота детали. Толкатель 10, воздействуя торцом на четырехгранник 13, доворачивает его до угла π/2 и фиксирует за следующую грань. При этом ползун 28 датчика 22 тоже движется вправо и, воздействуя торцом выступа 30 на грань четырехгранника 40, доворачивает его до угла π/2, фиксируя площадкой 31 за следующую грань. При этом магнитом 32 замыкается геркон 34, а магнитом 39 следующий по ходу поворота геркон 42. Если полученное угловое положение детали не соответствует заданному программой, циклы поворота на угол π/2 повторяются по сигналам, получаемым блоком электроавтоматики 45 при замыканиях геркона 34 до замыкания того геркона 42, который идентифицирует искомую сторону детали 4.

Далее производится выполнение станком других элементов программы, при необходимости повторяется ее поворот в патроне 1 на различные углы, кратные π/2.

Разжим обработанной с нескольких сторон детали осуществляется переключением блоком электроавтоматики 45 распределителя 46. При этом жидкость подается в полость Б гидроцилиндра, а полость А соединяется со сливом. Поршень 17 через пустотелый шток 18 перемещает двухклиновый ползун 9 влево и посредством наружных скосов на его клиньях раскрывает ползуны 7 и 8 с поворотными зажимными губками, освобождая деталь.

При зажиме новой заготовки, устанавливаемой в патрон, все механизмы комплекса срабатывают в обратной разжиму последовательности.

Формула изобретения

1. Автоматический самоцентрирующий поворотный патрон для обработки деталей на станке с системой ЧПУ, содержащий корпус с расположенными в нем механизмами зажима и поворота детали, связанными с приводом, блок управления приводом, предназначенный для связи с системой ЧПУ, и датчик положения детали, связанный с блоком управления приводом, отличающийся тем, что датчик положения детали выполнен в виде установленных в отдельном корпусе диска на оси с магнитом герметичных контактов, расположенных в радиальных направлениях под диском, и механизма поворота диска, связанного с приводом зажима и поворота детали.

2. Патрон по п.1, отличающийся тем, что механизм поворота диска содержит ползун с выполненными на нем наклонным скосом и выступом, предназначенными для взаимодействия с элементом, расположенным на оси диска.

РИСУНКИ

Рисунок 1