Инструментальный магазин устройства автоматической смены инструментов для металлорежущего станка

Полезная модель относится к области машиностроения и предназначена для использования в устройствах для автоматической смены инструментов на металлорежущих станках.
Из уровня техники известен инструментальный магазин, выполненный в виде предназначенного для установки с возможностью поворотного позиционирования в устройстве для автоматической смены инструментов вала с не менее чем двумя дисковыми накопителями, соосно установленными на валу и оснащенными гнездами для размещения инструментов (Колка И.А., Кувшинский В.В. Многооперационные станки, М.: Машиностроение, 1983, с. 47, http://www.chipmaker.ru/files/file/7284/). Такая конструкция существенно увеличивает емкость инструментального магазина и расширяет его технологические возможности.
К недостаткам аналога следует отнести сложность его конструкции, обусловленную наличием в станке манипулятора для извлечения инструмента из гнезд магазина и установки его обратно, что, в свою очередь, снижает надежность системы в целом.
Наиболее близким к заявленному - прототипом - является инструментальный магазин устройства автоматической смены инструментов для металлорежущего станка, содержащий цепной накопитель с гнездами для установки инструментов с одинаковой ориентацией хвостовиков, размещенный с возможностью поворотного позиционирования на звездочках ведущего и ведомого валов инструментального магазина, при этом упомянутые гнезда выполнены в виде периферийных открытых пазов с возможностью подвода мотор-шпинделя станка к хвостовикам инструментов в зоне их смены (Колка И.А., Кувшинский В.В. Многооперационные станки, М.: Машиностроение, 1983, с. 45, http://www.chipmaker.ru/files/flle/7284/).
Такой инструментальный магазин устройства автоматической смены инструментов для металлорежущего станка хорош своей простотой и надежностью, обусловленными возможностью прямой загрузки/выгрузки инструмента путем перемещения цепного накопителя инструментального магазина и подвода к нему мотор-шпинделя станка.
Недостатком известного инструментального магазина устройства автоматической смены инструментов для металлорежущего станка являются его ограниченные технологические возможности, обусловленные малой емкостью, поскольку при приемлемых размерах в магазине возможно размещение относительно небольшого количества инструментов.
Задача полезной модели - разработка инструментального магазина устройства автоматической смены инструментов для металлорежущего станка, обладающего высокой емкостью и не требующего специального манипулятора для доставки инструмента от инструментального магазина к мотор-шпинделю станка и обратно.
Технический результат - расширение технологических возможностей инструментального магазина устройства автоматической смены инструментов для металлорежущего станка.
Поставленная задача решается, а заявленный технический результат достигается тем, что инструментальный магазин устройства автоматической смены инструментов для металлорежущего станка, содержащий цепной накопитель с гнездами для установки инструментов с одинаковой ориентацией хвостовиков, размещенный с возможностью поворотного позиционирования на звездочках ведущего и ведомого валов инструментального магазина, при этом упомянутые гнезда выполнены в виде периферийных открытых пазов с возможностью подвода мотор-шпинделя станка к хвостовикам инструментов в зоне их смены, снабжен парой дополнительных звездочек с расположенным на них дополнительным цепным накопителем, выполненным аналогично упомянутому накопителю, при этом дополнительные звездочки установлены на упомянутых валах со стороны хвостовиков инструментов и выполнены с диаметром, обеспечивающим возможность подвода мотор-шпинделя к хвостовикам инструментов, установленных в упомянутом накопителе.
Полезная модель поясняется изображениями, где на:
Фиг. 1 - инструментальный магазин устройства автоматической смены инструментов для металлорежущего станка, вид сбоку.
На изображениях представленные позиции имеют следующее значение:
1 - основание;
2 - плита;
3 - направляющие;
4 - пневмоцилиндр;
5 - валы ведущий и ведомый;
6 - звездочки цепного накопителя;
7 - дополнительные звездочки дополнительного цепного накопителя;
8 - инструменты;
9 - мотор-шпиндель.
доп
x+
мш
доп
x
мш
Инструментальный магазин устройства автоматической смены инструментов для металлорежущего станка (Фиг. 1) включает валы ведущий и ведомый 5 с закрепленными на них звездочками цепного накопителя 6 и дополнительные звездочки дополнительного цепного накопителя 7. Каждый цепной накопитель имеет периферийные гнезда, выполненные в виде открытых пазов и предназначенные для размещения инструментов 8 с одинаковой (в одну сторону) ориентацией хвостовиков. Хвостовик служит для захвата инструмента 8 перемещаемым по командам ЧПУ (числовое программное управление) обрабатывающего центра по осям X, Y и Z мотор-шпинделем 9. Соответственно, для беспрепятственного захвата инструмента из любого гнезда, цепные накопители выполнены так, что диаметр по крайней мере одной из последующей пары звездочек в направлении ориентации хвостовиков инструментов меньше (на величину, определяемую в каждом конкретном случае габаритами мотор-шпинделя 9, исходя из условия беспрепятственного взаимодействия с хвостовиком инструмента 8 в процессе замены последнего) предыдущего (на изображениях это имеющиеся звездочки цепного накопителя 6). Расчетным путем установлено, что вышеозначенное условие может быть представлено математическим неравенством, определяющим соотношение параметров звездочек цепных накопителей: D<DD, где D - диаметр дополнительной звездочки; D - диаметр звездочки, размещенной в зоне смены инструментов; D - диаметр мотор-шпинделя. При этом зона смены инструментов 8 должна быть расположена со стороны «уменьшенной» звездочки - на линии, проходящей через центры обеих звездочек. Таким образом обеспечивается беспрепятственное взаимодействие мотор-шпинделя с хвостовиком инструмента 8 в процессе замены последнего. Валы 5 инструментального магазина предназначены для установки в/на поворотном устройстве для автоматической смены инструментов 8 обрабатывающего центра, управляемом ЧПУ.
Инструментальный магазин работает следующим образом.
В гнездах цепных накопителей (цепных накопителей может быть больше исходя из целесообразности увеличения количества инструментов и допустимых диаметров звездочек цепных накопителей) размещаются инструменты 8 так, что все хвостовики обращены в одну сторону (на изображениях, в качестве примера, вверх). По команде ЧПУ поворотное устройство поворачивает валы 5 с звездочками цепных накопителей 6 и 7 на угол, соответствующий позиционированию требуемого гнезда под захват инструмента 8. Мотор-шпиндель 9, перемещаясь по осям X, Y и Z, выводится в положение над требуемым гнездом и движением по оси Y осуществляет захват инструмента 8 за хвостовик. Затем мотор-шпиндель 9 движением в плоскости XZ (относительно цепного накопителя, представленного на изображениях, в радиальном направлении; в зависимости от формы и конструкции гнезда направление может быть тангенциальным, но эта особенность предметом настоящей заявки не является и подробно не раскрывается) выводит инструмент 8 из гнезда и перемещается в зону обработки. Возврат инструмента 8 в гнездо осуществляется в обратном порядке. Затем инструментальный магазин вновь начинает поворачиваться, а мотор-шпиндель 9 поднимается или опускается к тому цепному накопителю, который несет необходимый для последующей операции инструмент 8, и происходит захват нового инструмента 8 мотор-шпинделем 9.
Конструкция инструментального магазина устройства автоматической смены инструментов для металлорежущего станка сохранена весьма простой. При этом количество инструментов в магазине, а следовательно, и их номенклатура, могут быть увеличены до 60% (при двух цепных накопителях) и более (при количестве звездочек цепных накопителей более двух), что существенно расширяет технологические возможности инструментального магазина и, как следствие, собственно станка.
Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод, что при реализации полезной модели поставленная задача - разработка инструментального магазина устройства автоматической смены инструментов для металлорежущего станка, обладающего высокой емкостью и не требующего специального манипулятора для доставки инструмента от инструментального магазина к мотор-шпинделю станка и обратно - решена, и заявленный технический результат - расширение технологических возможностей инструментального магазина устройства автоматической смены инструментов для металлорежущего станка - 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.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного технического решения следующей совокупности условий:
- объект, воплощающий заявленное техническое решение, при его осуществлении относится к области машиностроения и предназначен для использования в устройствах для автоматической смены инструментов на металлорежущих станках;
- для заявленного объекта в том виде, как он охарактеризован в формуле полезной модели, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке 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, заявленный объект соответствует критериям патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость» по действующему законодательству.