Результат интеллектуальной деятельности: Устройство для автоматической смены инструментов

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано в многооперационных станках с автоматической сменой инструмента.

Известно устройство для автоматической смены инструментов (далее сокращенно УАСИ) многоцелевого станка, содержащее корпус с коническим гнездом под хвостовик оправки, концевая часть которой взаимодействует с расположенным во фланце через сквозные отверстия во втулке фиксирующим элементом в виде шарика (RU 2099169 С1, опубликовано: 20.12.1997).

К недостаткам такого устройства следует отнести ограниченные технологические возможности, обусловленные низким уровнем универсальности, связанным с возможностью установки, съема, хранения и перехвата инструмента при его автоматической смене в направлении гнездо магазина - манипулятор - шпиндель станка и обратно только с инструментами определенной конструкции, имеющими хвостовик типа конус с внешней канавкой.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению - прототипом - является устройство для автоматической смены инструментов, включающее инструментальный магазин с полками, размещенные в пазах полок инструментальные захваты, выполненные в виде скобы с ножками, образующими захватный паз для инструмента, и фиксирующей полкой, и манипулятор, предназначенный для перемещения инструмента к исполнительному органу и обратно (US 2005/0277529 А1, опубликовано 15.12.2005, с. 5, фиг. 6, поз. 14).

К недостаткам прототипа следует отнести ограниченные технологические возможности, обусловленные низким уровнем универсальности, связанным с возможностью установки, съема, хранения и перехвата инструмента при его автоматической смене в направлении гнездо магазина - манипулятор - шпиндель станка и обратно только с инструментами определенной конструкции, имеющими хвостовик типа DIN 69893 (HSK), Форма А-С-Е ISO 12164-1 (ГОСТ Р 51547-2000), в котором кроме захватной канавки (для фиксации в инструментальном захвате) имеется дополнительная зона захвата (например, дополнительная захватная канавка) для манипулятора автоматической смены инструмента.

Задачей изобретения является разработка устройства для автоматической смены инструментов, позволяющего осуществлять установку, съем, хранение и перехват инструмента при его автоматической смене в направлении гнездо магазина - манипулятор - шпиндель станка и обратно с любым хвостовиком, имеющим хотя бы одну стандартную захватную канавку (такое исполнение присуще большинству современных инструментов).

Технический результат - расширение технологических возможностей.

Поставленная задача решается, а заявленный технический результат достигается тем, что в устройстве для автоматической смены инструментов, включающем инструментальный магазин с полками, размещенные в гнездах полок инструментальные захваты, выполненные в виде скобы с ножками, образующими захватный паз для инструмента, и фиксирующей планкой, и манипулятор, предназначенный для перемещения инструментов из гнезд полок к исполнительному органу и обратно, инструментальные захваты размещены в гнездах полок инструментального магазина фиксирующей планкой наружу, гнезда полок и инструментальные захваты снабжены взаимно ответными направляющими, выполненными с возможностью перемещения инструментальных захватов относительно гнезд полок и их фиксации относительно друг друга при перемещении инструмента совместно с инструментальным захватом в магазин и расфиксации при перемещении инструмента совместно с инструментальным захватом из магазина, а фиксирующая планка инструментального захвата выполнена с ответной поверхностью, предназначенной для его оперативного захвата манипулятором.

Предложенное техническое решение основано на принципе съемности стандартного инструментального захвата, фиксирующего хвостовик инструмента с единственной захватной канавкой в стандартном захватном пазе для инструмента, при этом стандартный инструментальный захват одной стороной может захватываться манипулятором за его планку, а другой стороной устанавливаться в гнездо полки инструментального магазина. Таким образом решается задача установки, съема, хранения и перехвата инструмента при его автоматической смене в направлении гнездо магазина - манипулятор - шпиндель станка и обратно для инструментов практически с любым стандартным хвостовиком.

Изобретение поясняется изображениями, где на:

Фиг. 1 - УАСИ в позиции 1, изометрия;

Фиг. 2 - УАСИ в позиции 2, изометрия;

Фиг. 3 - УАСИ в позиции 3, изометрия;

Фиг. 4 - УАСИ, вид сверху;

Фиг. 5 - Разрез А-А на Фиг. 5;

Фиг. 6 - Местный вид Б на Фиг. 6;

Фиг. 7 - Местный вид В на Фиг. 6;

Фиг. 8 - Местный вид Г на Фиг. 6;

Фиг. 9 - Местный вид Д на Фиг. 5.

На изображениях указаны следующие позиции:

1 - инструментальный магазин;

2 - полка инструментального магазина;

3 - гнездо полки инструментального магазина;

4 - инструментальный захват, выполненный в виде скобы;

5 - ножки инструментального захвата;

6 - захватный паз для инструмента;

7 - фиксирующая планка инструментального захвата;

8 - манипулятор;

9 - инструмент;

10 - направляющая гнезда полки;

11 - направляющая инструментального захвата;

12 - ответная поверхность фиксирующей планки инструментального захвата;

13 - захватная канавка инструмента;

14 - фиксатор;

15 - выступ ножки под сочленение с захватной канавкой инструмента.

В соответствии с заявленным техническим решением представлен вариант реализации устройства для автоматической смены инструментов. Гнездо 3 полки 2 инструментального магазина 1 выполнено в виде профиля, формирующего собственно гнездо 3, с внутренним пазом, являющимся направляющей 10 гнезда полки, высотой h и внешним пазом высотой Н, посредством которого профиль установлен в теле полки 2 инструментального магазина 1 с высотой Н_п (см. Фиг. 6). Съемный инструментальный захват 4 выполнен в виде скобы с фиксирующей планкой 7, снабженной ответной поверхностью 12 под ее захват манипулятором 8 и упругими относительно планки 7 ножками 5 высотой Н_З. Ножки 5 снабжены выступами 15 сочленения со стандартной захватной канавкой 13 радиусом r инструмента 9, причем H_З<h<H_З+0,5 мм, а Н_п≤Н<Н_п+0,5 мм, упомянутый профиль, формирующий гнездо 3, имеет фиксаторы 14 (например, гибкие/пружинные защелки, как это показано на Фиг. 9) на входе гнезда для фиксации/расфиксации в нем инструмента 9. При этом внешние поверхности ножек 5 представляют собой направляющие 11 инструментального захвата, ответные направляющим 10 гнезд полки 2 инструментального магазина 1. Манипулятор 8 для преодоления упругости фиксаторов 14 при перемещении инструментальных захватов 4 относительно гнезд 3 полок 2 и их фиксации относительно друг друга при перемещении инструмента 9 совместно с инструментальным захватом 4 в магазин 1 и расфиксации при перемещении инструмента 9 совместно с инструментальным захватом 4 из магазина 1 следует выполнять с активным захватом/зажимом ответной поверхности 12 фиксирующей планки 7 (когда сила зажима изменяется от нулевой до превышающей упругость фиксатора 14).

Профиль гнезд 3 и съемные инструментальные захваты 4 могут быть выполнены литьем из полипропилена высокого давления.

Профиль гнезд 3 крепится к полке 2 инструментального магазина 1 с помощью клея или иного крепежа.

Съемные инструментальные захваты 4 могут быть предусмотрены сменными, различных размеров и конфигурации в соответствии с стандартами используемых инструментов.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии съемные инструментальные захваты 4 с инструментами 9 вставлены в гнезда 4 полки 2 инструментального магазина 1, где удерживаются фиксаторами 14, а манипулятор 8 свободен от съемных инструментальных захватов 4 и находится в произвольном положении (не показано). При необходимости установки инструмента 9 в исполнительный орган (например, в шпиндель) станка по команде системы управления (не показана, аналогична прототипу) манипулятор 8 устанавливается напротив данного инструмента 9 (в позицию 1, см. Фиг. 1). Затем манипулятор 8 надвигается на фиксирующую планку 7 съемного инструментального захвата 4 и осуществляет активный захват/зажим ответной поверхности 12 фиксирующей планки 7 (Фиг. 2). После этого манипулятор 8 идет в противоположном направлении вместе со съемным инструментальным захватом 4 и установленным в нем инструментом 9, раздвинув фиксаторы 14, до полного выхода инструментального захвата 4 из гнезда 4 полки 2 инструментального магазина 1 (Фиг. 3). Далее манипулятор 8 устанавливается в зону установки - съема инструмента 9 в исполнительный орган станка, куда подходит исполнительный орган, например шпиндель станка, наезжает на хвостовик инструмента, фиксирует его и боковым движением выводит инструмент 9 из захвата (процесс аналогичен прототипу, на изображениях не показан). После выполнения операции обработки шпиндель возвращается в зону установки - съема и все операции повторяются в обратном порядке до установки съемного инструментального захвата 4 в свободное гнездо 3 полки 2 инструментального магазина 1 и отвода манипулятора 8 в исходное положение.

Изложенное позволяет сделать вывод о том, что поставленная задача - разработка устройства для автоматической смены инструментов, позволяющего осуществлять установку, съем, хранение и перехват инструмента при его автоматической смене в направлении гнездо магазина - манипулятор - шпиндель станка и обратно с любым хвостовиком, имеющим хотя бы одну стандартную захватную канавку (такое исполнение присуще большинству современных инструментов) - решена, а заявленный технический результат - расширение технологических возможностей - достигнут.

Анализ заявленного технического решения на соответствие условиям патентоспособности показал, что указанные в формуле признаки являются существенными и взаимосвязаны между собой с образованием устойчивой совокупности необходимых признаков, неизвестной на дату приоритета из уровня техники и достаточной для получения заявленного технического результата.

Вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении относится к области станкостроения и может быть использован в многооперационных станках с автоматической сменой инструмента;

- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в формуле полезной модели, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке и/или известных из уровня техники на дату приоритета средств и методов;

- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении способен обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.

Следовательно, заявленное техническое решение соответствует критериям патентоспособности «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.