ЗАЖИМНОЕ ПРИСПОСОБЛЕНИЕ ДЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ЗАГОТОВОК Российский патент 2015 года по МПК B23B31/39 B23Q7/04 

Настоящее изобретение относится к зажимному приспособлению, применяемому в металлорежущих станках. В частности, зажимное приспособление особенно подходит для удержания заготовок различного размера на перемещающем устройстве металлорежущего станка.

Для успешного осуществления металлообработки на металлорежущем станке, а именно при проведении механической обработки заготовок, имеется необходимость в специальном устройстве, обеспечивающем удержание заготовок в требуемом положении. Указанное устройство известно как «зажимное» приспособление.

Хорошо известно, что в процессе механической обработки заготовка должна транспортироваться посредством перемещающего устройства к зажимному приспособлению и/или от него. Например, заготовки транспортируются от фрезерного шпинделя к вспомогательному шпинделю, благодаря которому может быть выполнена другая операция обработки (к примеру, закругление кромок). В одном из способов перемещения заготовки между шпинделями применяется поворотный манипулятор. Поворотный манипулятор обычно содержит пару зажимных приспособлений (например, зажимных патронов), захватывающих перемещаемую заготовку. Каждый зажимный патрон обычно содержит захватное устройство, включающее несколько захватов (например, два или три). Форма захватных устройств обычно согласуется с формой захватываемого участка заготовки. Специалистам понятно, что при изготовлении, к примеру, элементов конической зубчатой передачи захваты должны иметь разную форму или конфигурацию в зависимости от того, является захватываемая деталь конической шестерней или коническим зубчатым колесом.

При изменении типа обрабатываемой на станке заготовки, в перемещающем устройстве требуется замена захватов зажимных приспособлений одного типа и/или конфигурации на захваты другого типа и/или конфигурации. Как правило, чтобы высвободить каждый заменяемый захват, необходимо извлечь из станины зажимного приспособления ряд болтов и установить их вновь для закрепления другого захвата. Этот процесс является достаточно трудоемким и требует использования одного или нескольких инструментов, к тому же возникает риск повреждения резьбы болтов и/или станины зажимного приспособления.

Задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить зажимное приспособление, в котором можно быстро и легко вручную заменить захваты, т.е. без использования инструментов.

В настоящем изобретении предлагается зажимное приспособление, содержащее станину, первичные зажимные элементы и вторичные зажимные элементы, при этом вторичные зажимные элементы сконструированы так, что способны захватывать заготовки с конкретной геометрией. В конструкции предлагаемого зажимного устройства предусмотрена быстрая и нетрудоемкая замена вручную вторичного зажимного элемента одной конфигурации на вторичный зажимный элемент другой конфигурации, благодаря чему зажимное приспособление может использоваться для захвата заготовок различной конфигурации.

Изобретение поясняется чертежами, на которых представлено следующее:

фиг.1 - вид спереди зубообрабатывающего станка, содержащего два шпинделя и поворотный манипулятор;

фиг.2 - станина зажимного приспособления с первичными зажимными элементами;

фиг.3 - разрез показанной на фиг.2 станины зажимного приспособления с первичными зажимными элементами;

фиг.4 - вид в перспективе первичного зажимного элемента согласно настоящему изобретению;

фиг.5 - разрез первичного зажимного элемента с запорной пружиной;

фиг.6 - разрез первичного зажимного элемента с запорным штифтом;

фиг.7 - поворотный манипулятор, на двух концах которого установлены показанные на фиг.2 станины с первичными зажимными элементами;

фиг.8 - зажимное приспособление, содержащее вторичные зажимные элементы для захвата шестеренчатого вала, вставленные в первичные зажимные элементы, показанные на фиг.3;

фиг.9 - поворотный манипулятор с зажимным приспособлением, показанным на фиг.8;

фиг.10 - зажимное приспособление, содержащее вторичные зажимные элементы для захвата зубчатого колеса, вставленные в первичные зажимные элементы, показанные на фиг.3;

фиг.11 - поворотный манипулятор с зажимным приспособлением, показанным на фиг.10.

Прежде чем в данном описании, проиллюстрированном чертежами, будут подробно раскрыты любые признаки и, по меньшей мере, одна конструкция зажимного приспособления согласно изобретению, следует отметить, что настоящее изобретение не ограничивается деталями конструкции и расположением компонентов, которые представлены в описании. Изобретение применимо к другим конструкциям и осуществимо или может быть выполнено разными способами. Кроме того, подразумевается, что фразеология и терминология, используемые в описании, не должны расцениваться как ограничительные.

На фиг.1 представлен типичный зуборезный станок 2, содержащий манипулятор 4. После завершения процесса обработки резанием активируется установленный снаружи (т.е. отдаленный от фрезерного шпинделя 6 и вспомогательного шпинделя 8) и находящийся в исходном положении манипулятор 4, который начинает вращаться, чтобы посредством зажимов 14 (двух или более на каждом конце манипулятора 4) одновременно захватить находящееся на шпинделе 6 зубчатое колесо 10 с фрезерованными зубьями и находящуюся на вспомогательном шпинделе 8 заготовку 12 зубчатого колеса, отводя их от указанных шпинделей, затем манипулятор совершает поворот (обычно примерно на 180°), перемещая заготовку 12 зубчатого колеса к шпинделю 6 станка для нарезки зубьев и зубчатое колесо 10 с фрезерованными зубьями к вспомогательному шпинделю 8 для закругления кромок. Далее манипулятор 4 перемещается внутрь (по направлению к шпинделям) и загружает заготовку 12 для зубчатого колеса и зубчатое колесо 10 с фрезерованными зубьями на соответствующие шпиндели. После загрузки заготовок манипулятор 4 возвращается в исходное положение. Когда манипулятор находится в исходном положении, можно произвести, если требуется, замену зажимов 14, удаляя болты, как описано выше.

При разработке зажимного приспособления 20, которое представлено на фиг.2-6, были учтены недостатки зажимного приспособления согласно известному уровню техники. Зажимное приспособление 20 предпочтительно имеет станину 22, которая содержит, по меньшей мере, две противолежащие линейные подвижные направляющие 24, приводимые в действие известными средствами (например, гидравлическими, пневматическими и т.д.). Сама по себе станина 22 зажимного приспособления серийно выпускается, например, фирмой Schunk GmbH & Co. KG.

Согласно изобретению на каждой линейной направляющей 24 съемно закреплен первичный зажимный элемент 26, например, парой винтов 28. Каждый первичный зажимный элемент 26 содержит наружный неподвижный захват, например упор 30, и противоположный внутренний захват, например фиксатор 32, перемещаемый между положением разжима и положением фиксации. Стенной участок 34, первая наклонная поверхность 36 наружного неподвижного упора 30, а также плоская поверхность 38 первичного зажимного элемента 26 совместно ограничивают первую канавку 40 в каждом первичном зажимном элементе 26. Первый конец фиксатора 32 установлен на штифте (фиг.5), благодаря чему фиксатор 32 может совершать поворот и, к примеру, одна или несколько пружин 44 могут обеспечить упругое смещение фиксатора к наружному упору 30. Второй конец фиксатора 32 сформирован так, что содержит наклонную поверхность 46, концевой участок которой отдален от плоской поверхности 38, благодаря чему между плоской поверхностью 38 и концевым участком второй наклонной поверхности 46 формируется вторая канавка 48. Первая наклонная поверхность 36, как правило, обращена к плоской поверхности 38, а вторая наклонная поверхность 46, как правило, обращена от плоской поверхности 38, что хорошо видно на фиг.3. Следует учесть, что расположение упора 30 и фиксатора 32 первичного зажимного элемента 26, показанное на фиг.2, может быть полностью изменено.

На фиг.7 представлен манипулятор 4 того же типа, что и показанный на фиг.1, на каждом конце которого расположена станина зажимного приспособления, содержащая пару первичных зажимных элементов 26. Следует учесть, что согласно изобретению станина зажимного приспособления может содержать более двух первичных зажимных элементов, если в этом есть необходимость. К примеру, станина зажимного приспособления может содержать три зажимных кулачка, предназначенных для захвата заготовок определенного типа, которые требуется переместить. В таком случае станина 22 зажимного приспособления будет содержать три линейные направляющие 24, расположенные по окружности предпочтительно с равными промежутками.

На фиг.8 показан дополнительный элемент согласно настоящему изобретению, а именно вторичный зажимный элемент 50, который можно вставить в указанный первичный зажимный элемент 26 и удалить без использования инструментов. Первый концевой участок 51 вторичного зажимного элемента 50 содержит первый заплечик 52, который предпочтительно сформирован так, что сопрягается с первой канавкой 40, и второй заплечик 54, который предпочтительно сформирован так, что сопрягается со второй канавкой 48. После того как первый заплечик 52 введен в первую канавку 40, второй заплечик 54 скользит по второй наклонной поверхности 46 до тех пор, пока не «защелкнется» в требуемом положении во второй канавке 48 под пружинным действием фиксатора 32. Кроме того, на нижней поверхности вторичного зажимного элемента 50, предпочтительно, имеется шпонка (не показано), которая может вмещаться в шпоночную канавку 39 (см. фиг.2), выполненную на плоской поверхности 38 первичного зажимного элемента 26.

На втором концевом участке 53 вторичного зажимного элемента 50 имеется торцевая поверхность, форма которой соответствует форме участка заготовки, контактирующего при захвате со вторым концевым участком 53. Показанная на фиг.8 заготовка является элементом 56 шестеренного вала. За счет перемещения направляющих 24, несущих первичные зажимные элементы 26 с вторичными зажимными элементами 50, по направлению внутрь (к оси A), обеспечивается захват элемента 56 шестеренного вала, а за счет перемещения направляющих 24, несущих первичные зажимные элементы 26 с вторичными зажимными элементами 50, по направлению наружу (от оси A), обеспечивается высвобождение элемента 56 шестеренного вала.

Следует учесть, что при необходимости приложения дополнительной силы для закрепления вторичного зажимного элемента 50 в требуемом положении на первичном элементе 26 в конструкцию зажимного приспособления, в качестве альтернативы пружинному элементу 44 или в дополнение к нему, может быть введен резьбовой штырь 58 (фиг.6), завинчиваемый вручную с помощью круглой ручки 60.

На фиг.9 показан манипулятор 4, содержащий на каждом конце зажимное приспособление согласно изобретению, представленное на фиг.8. Зажимное приспособление, обеспечивающее удержание перемещаемого между шпинделями станка элемента 56 шестеренного вала, содержит станину 22, пару первичных зажимных элементов 26, закрепленных на станине, и пару вторичных зажимных элементов 50, вставленных в первичные зажимные элементы.

Согласно настоящему изобретению можно быстро и легко без использования инструментов произвести замену вторичного зажимного элемента, чтобы обеспечить захват заготовки, имеющей другую наружную геометрию. Следует учесть, что станина 22 зажимного приспособления и первичный зажимный элемент 26, которые показаны на фиг.10, ничем не отличаются от показанных на предшествующих чертежах. Однако во вторичном зажимном элементе 62 первый концевой участок 51, содержащий первый заплечик 52 и второй заплечик 54, не отличается от описанного ранее, при этом второй концевой участок 55 изменен и, имея другую конфигурацию, может сопрягаться с захватываемыми поверхностями элемента 64 зубчатого колеса.

К примеру, чтобы извлечь вторичные зажимные элементы 50 (фиг.8) для замены на вторичные зажимные элементы 62 (фиг.10), необходимо открыть зажимное приспособление 20, отвести друг от друга (от оси A) направляющие 24, вручную удалить резьбовой штырь 58, 60, если он имеется, вручную оттянуть каждый фиксатор 32 в направлении стрелок 57 (предпочтительно, используя захватную поверхность, например, выступ 33, показанный на фиг.4) и потянуть вверх вторичные зажимные элементы 50, вставленные в первичные зажимные элементы 26. Затем в первичные зажимные элементы 26 можно вставить вторичные зажимные элементы 62 (или вторичные зажимные элементы другой конфигурации) и зафиксировать их на месте, как описано ранее.

На фиг.11 показан манипулятор 4, содержащий на каждом конце зажимное приспособление, представленное на фиг.10. Зажимное приспособление, обеспечивающее удержание перемещаемого между шпинделями станка элемента 64 зубчатого колеса, содержит станину 22, пару первичных зажимных элементов 26, закрепленных на станине, и пару вторичных зажимных элементов 50, вставленных в первичные зажимные элементы. На фиг.9 показан манипулятор 4 с зажимным приспособлением, обеспечивающим удержание элемента шестеренного вала, а на фиг.11 показан манипулятор 4, в зажимном приспособлении которого вторичный зажимный элемент 50 заменен на вторичный зажимный элемент 62 для удержания элемента зубчатого колеса.

Следует учесть, что конфигурация вторых концевых участков вторичных зажимных элементов, несомненно, может быть изменена в зависимости от конфигурации конкретной заготовки, удерживаемой при перемещении.

Несмотря на то, что в описании настоящего изобретения приведен пример поворотного манипулятора, настоящее изобретение не ограничивается указанным примером. Зажимное приспособление согласно изобретению может быть использовано в других перемещающих заготовки устройствах при проведении операций механической обработки, например, шлифования, хонингования или других трудоемких отделочных операций, наряду с резанием. Хотя настоящее изобретение было описано на примере зажимного приспособления для удержания заготовок, изобретение также может быть применено к зажимному приспособлению, обеспечивающему удержание инструментов, особенно при замене на аналогичные, например, при замене изношенных инструментов на новые или заточенные инструменты.

Настоящее изобретение было описано посредством предпочтительных вариантов его выполнения, при этом следует учесть, что изобретение не ограничивается указанными конкретными вариантами. Для специалистов в данной области техники очевидны всевозможные модификации вариантов выполнения настоящего изобретения, не выходящие за рамки существа и объема нижеследующей формулы изобретения.

Зажимное приспособление содержит станину, первичные зажимные элементы и вторичные зажимные элементы, при этом благодаря конфигурации вторичных зажимных элементов обеспечивается захват заготовок с особой геометрией. Конструкция зажимных элементов позволяет осуществить замену вторичных зажимных элементов легко и быстро вручную. Каждый первичный зажимный элемент содержит наружный неподвижный захват и противоположный внутренний подвижный захват или фиксатор, который способен перемещаться между положением разжима и положением фиксации. Фиксатор установлен с возможностью поворота вокруг штифта. Технический результат: расширение технологических возможностей. 10 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Зажимное приспособление, содержащее:
по меньшей мере, два первичных зажимных элемента, выполненных с возможностью перемещения, в основном, друг к другу и друг от друга, причем каждый первичный зажимный элемент содержит неподвижный захват и противоположный подвижный захват, причем противоположный подвижный захват выполнен с возможностью перемещения между положением разжима и положением фиксации, причем
неподвижный захват и противоположный подвижный захват предназначены для зажима и высвобождения первого концевого участка вторичного зажимного элемента, второй концевой участок которого предназначен для захвата объекта,
при этом первичные зажимные элементы выполнены с возможностью зажима и высвобождения вторичного зажимного элемента без использования инструментов.

2. Зажимное приспособление по п.1, в котором, по меньшей мере, два первичных зажимных элемента установлены на станине зажимного приспособления.

3. Зажимное приспособление по п.2, в котором станина зажимного приспособления содержит подвижные средства, несущие, по меньшей мере, два первичных зажимных элемента, обеспечивающих перемещение двух первичных зажимных элементов, в основном, друг к другу и друг от друга.

4. Зажимное приспособление по п.1, содержащее вторичный зажимный элемент, выполненный с возможностью введения в первичный зажимный элемент, причем зажим вторичного зажимного элемента в первичном зажимном элементе и высвобождение из него обеспечивается посредством неподвижного захвата и противоположного подвижного захвата без использования инструментов для зажима вторичного зажимного элемента в первичном зажимном элементе и для его высвобождения.

5. Зажимное приспособление по п.4, в котором вторичный зажимный элемент имеет первый концевой участок и второй концевой участок, причем первый концевой участок предназначен для захвата указанным первичным зажимным элементом, а второй концевой участок сопряжен, по меньшей мере, с одним участком заданного объекта, который предназначен для захвата зажимным приспособлением.

6. Зажимное приспособление по п.5, в котором плоская поверхность каждого первичного зажимного элемента совместно с неподвижным захватом и противоположным подвижным захватом, занимающим положение фиксации, ограничивают пару противоположных канавок, при этом первый концевой участок вторичного зажимного элемента содержит первый и второй заплечики, каждый из которых комплементарен одной из пары противоположных канавок, при этом заплечики при введении в канавки фиксируют вторичный зажимной элемент в первичном зажимном элементе.

7. Зажимное приспособление по п.6, в котором противоположный подвижный захват и соответствующий заплечик вторичного зажимного элемента сцеплены защелкиванием.

8. Зажимное приспособление по п.5, в котором второй концевой участок вторичного зажимного элемента сопряжен с объектом в виде элемента конической шестерни или элемента конического зубчатого колеса.

9. Зажимное приспособление по п.1, в котором противоположный подвижный захват имеет первый концевой участок и второй концевой участок, причем первый концевой участок установлен шарнирно, а противоположный подвижный захват выполнен с возможностью перемещения между положением разжима и положением фиксации, при котором второй концевой участок выполнен с возможностью фиксирующего воздействия.

10. Зажимное приспособление по п.1, в котором противоположный подвижный захват удерживается в положении фиксации посредством, по меньшей мере, одной пружины.

11. Зажимное приспособление по п.1, в котором противоположный подвижный захват удерживается в положении фиксации посредством резьбового штыря с завинчиваемой вручную гайкой.