УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДАЧИ ПРУТКОВ НА СТАНОК Российский патент 2018 года по МПК B23B13/00 

Настоящее изобретение относится к устройству для подачи прутков на станок, в частности на автоматический токарный станок.

Известно устройство для автоматической подачи прутков на шпиндель токарного станка. Устройство, имеет размеры, из которых преобладает длина, проходящая вдоль продольной оси, параллельной первой оси вращения упомянутого выше шпинделя. Имеется удлиненный барабан, который продолжается от одного конца до другого конца устройства и поддерживает множество направляющих, выполненных с возможностью открывания для прутков. Другими словами, барабан пролегает по всей длине устройства, и выполнен с возможностью вращения вокруг второй оси вращения, параллельной вышеупомянутой продольной оси. Открываемые направляющие распределены и в продольном направлении вдоль барабана, и по окружности на нем. Каждая открываемая направляющая содержит неподвижную часть, т.е. установленную в неподвижном положении на барабане, и часть, которая выполнена с возможностью перемещения в поперечном направлении относительно продольной оси барабана. Подвижная часть, выполненная с возможностью перемещения с помощью соответствующих механизмов, сначала удаляется от соответствующей стационарной части, а затем перемещается к ней, с тем, чтобы обеспечить вставку прутка, которому нужно придать направление при механической обработке. Далее расположено множество элементов, толкающих пруток, подвижно поддерживаемых в осевом направлении на заднем участке вышеупомянутого удлиненного барабана, при этом каждый элемент толкания прутка выполнен с возможностью толкания в направлении станка соответствующего прутка вдоль соответствующей группы вышеупомянутых открываемых направляющих, выровненных в продольном направлении.

Недостатком такого устройства является то, что конструктивно оно является достаточно сложным, что соответственно влечет за собой высокую стоимость производства. Специфическая конфигурация, задаваемая барабаном, очень вытянутым в длину, на котором установлены многие элементы, вызывает проблемы, связанные с динамическими нагрузками и вибрациями во время работы, что заставляет работать на сниженных скоростях.

Из-за сложности конструкции также возникают проблемы с надежностью, что приводит к дороговизне работ по техническому обслуживанию. Замена деталей, например, открываемых направляющих или других компонентов, влечет за собой достаточно трудоемкие операции и сопровождается неизбежным длительным простоем с вытекающими финансовыми потерями для пользователя.

Задачей настоящего изобретения является усовершенствование известных устройств для подачи прутков на станки.

Другой задачей является создание устройства для подачи прутков на станок, которое имеет более упрощенную конструктивную конфигурацию, чем известные устройства, очень дешевое в производстве и техническом обслуживании и сокращающее время простоя из-за возможной замены механических частей.

Вышеуказанное может быть достигнуто с помощью устройства для подачи прутков на станок, определенного в п. 1.

Благодаря изобретению вышеуказанные недостатки преодолены.

В частности, устройство согласно изобретению предпочтительно имеет чрезвычайно упрощенную конструктивную конфигурацию по сравнению с устройствами предшествующего уровня техники, что приводит к заметному снижению перемещающейся массы во время работы и соответственно к последующему заметному снижению нежелательных вибраций. Благодаря изобретению получается устройство, имеющее высокую надежность, что, таким образом, требует значительно уменьшенного объема технического обслуживания и влечет за собой очень небольшое время простоя, если нужно демонтировать, отремонтировать или заменить компонент устройства.

Дополнительные признаки и преимущества будут ясны из прилагаемой формулы изобретения и из описания.

Изобретение может быть лучше понято и реализовано со ссылкой на прилагаемые чертежи, которые иллюстрируют вариант его осуществления в виде неограничительного примера, на которых:

Фиг. 1 - вид в перспективе устройства в соответствии с изобретением, на котором удалены для ясности некоторые детали, такие как корпус и защитный кожух.

На фиг. 2 показано устройство с фиг. 1, установленное внутри корпуса и защитного кожуха.

Фиг. 3-4 - вид сзади и вид спереди соответственно устройства с фиг. 1.

Фиг. 5 - увеличенный вид фрагмента устройства с фиг. 1 в первом рабочем положении.

Фиг. 6 - увеличенный вид фрагмента устройства с фиг. 1 во втором рабочем положении.

Фиг. 7 - увеличенный вид фрагмента устройства с фиг. 1 в третьем рабочем положении.

На прилагаемых чертежах показано устройство 1 для автоматической подачи прутков 2 на станок, в частности, на токарный станок, который может быть одношпиндельного или многошпиндельного типа.

В частности, устройство 1 имеет первый конец 4, приспособленный для установки в положение, смежное шпинделю станка, и продолжается параллельно продольной оси L, которая во время работы расположена параллельно оси вращения загружаемого шпинделя.

Устройство 1 установлено на опорной раме 3, продолжающейся вдоль упомянутой продольной оси L между первым концом 4 и вторым концом 5 устройства 1, противоположным первому концу 4. На опорной раме 3 установлен покрывающе-защитный кожух 7 для устройства 1. Первый конец 4 и второй конец 5 отделены друг от друга расстоянием D.

Устройство 1 содержит стационарное направляюще-опорное средство 6, приспособленное для поддержки прутка 2 в первой опорной области R1, пространственно удаленной от первого конца 4. Стационарное направляюще-опорное средство 6 продолжается параллельно продольной оси L, от второго конца 5 до промежуточной зоны I, расположенной между первым концом 4 и вторым концом 5. В частности, промежуточная зона I находится во внутренней приблизительно средней или центральной области, в покрывающе-защитном кожухе 7.

Устройство 1 дополнительно снабжено продвигающим средством 19, например, толкающим средством 19, для продвижения соответствующего прутка вдоль стационарного направляюще-опорного средства 6.

В частности, стационарное направляюще-опорное средство содержит стационарный направляюще-опорный элемент 6 продолговатой формы, например, металлическую профилированную секцию или "V"-образный элемент, на который может опираться пруток 2 и скользить к шпинделю.

Стационарный направляюще-опорный элемент 6 пролегает на первую длину L1 от второго конца 5 почти до промежуточной зоны I, при этом первая длина L1, в частности, меньше вышеупомянутого расстояния D.

В частности, продвигающее средство содержит толкатель 19, установленный на ползуне 20 (см фиг. 1 и 3), который выполнен с возможностью перемещения от второго конца 5 к промежуточной зоне I. Ползун 20 соединен с возможностью скольжения с линейной направляющей 21, которая параллельна стационарному направляюще-опорному элементу 6 и перемещается посредством механизма 21 цепного типа или ременного типа, приводимым от электродвигателя 22.

В частности, толкатель 19 имеет "V" профиль, приспособленный для приемки и соединения со стационарным направляюще-опорным элементом 6.

Устройство 1 содержит барабанный элемент 8, выполненный с возможностью вращения вокруг оси X вращения параллельно продольной оси L. На барабанном элементе 8 установлено подвижное опорное средство 9, приспособленное для поддержки и направления прутка 2 параллельно продольной оси L. Подвижное опорное средство 9 выполнено с возможностью поддержки прутка 2 во второй опорной области R2, смежной первой опорной области R1 и расположенной между промежуточной зоной I и первым концом 4.

Барабанный элемент 8 занимает довольно мало места, в частности, он имеет уменьшенную протяженность по сравнению с общим продольным размером устройства 1. В частности, барабанный элемент 8 пролегает между первым концом 4 и промежуточной областью I на вторую длину L2, меньшую, чем вышеупомянутое расстояние D. В частности, вторая длина L2 значительно меньше, чем половина расстояния D.

Один конец 10 барабанного элемента 8 поддерживается с возможностью вращения втулочной опорой 11, жестко прикрепленной к опорной раме 3 в промежуточной зоне I.

Подвижное опорное средство содержит элементы каретки, приводимые с возможностью скольжения вдоль барабанного элемента 8, параллельного оси X вращения между втянутой расцепительной конфигурацией С (показана на фиг. 5), в которой элементы каретки собраны вблизи первого конца 4, в частности, находятся в положении взаимного "уплотненного" или многослойного контакта, для обеспечения размещения прутка 2 на удлиненном стационарном направляюще-опорном элементе 6, и вытянутой сцепляющей конфигурацией Е (показанной, например, на фиг. 7), в которой элементы каретки пространственно разнесены друг от друга и распределены в области, находящейся между первым концом 4 и промежуточной зоной I таким образом, чтобы вступить в зацепление с соответствующим прутком 2, расположенным на удлиненном элементе 6.

В варианте осуществления, показанном в качестве неограничительного примера на фигурах, устройство содержит несколько групп элементов каретки, распределенных по окружности на барабанном элементе 8, т.е. вокруг оси X вращения, и каждая группа содержит три элемента каретки, расположенных во взаимно выровненном положении параллельно оси X вращения. В частности, но не ограничительным образом, имеется шесть групп элементов каретки, которые равномерно распределены по барабанному элементу 8.

Устройство 1 содержит вращающееся приводное средство, например, электродвигатель, управляемый блоком 40 управления и синхронизации (схематически показан на фиг. 4), для вращения барабанного элемента 8 индексированным образом, чтобы единовременно последовательно размещать по одной группе элементов каретки в положение выравнивания с помощью стационарного направляюще-опорного элемента 6.

В частности, каждая группа элементов каретки содержит передний элемент 9а каретки, ближе к первому концу 4, задний элемент 9b каретки, дальше от первого конца 4, т.е. ближе к промежуточной зоне I, когда она находится в вытянутой сцепляющей конфигурации Е, а также промежуточный элемент 9с каретки, расположенный между передним элементом каретки и задним элементом 9b каретки. Во втянутой расцепительной конфигурации С передний элемент каретки вступает в контакт с соответствующей подпирающей втулкой 15, промежуточный элемент 9с каретки, в свою очередь, упирается в передний элемент 9а каретки, а задний элемент 9b каретки упирается в промежуточный элемент 9с каретки.

В вытянутой расцепительной конфигурации Е, передний элемент 9а каретки, промежуточный элемент 9с каретки и задний элемент 9b каретки разнесены друг от друга соответствующим образом так, чтобы распределяться во второй опорной области R2 для взаимодействия с соответствующим прутком 2, который лежит, по меньшей мере, частично на стационарной направляющей и опорном элементе 6.

Каждый элемент каретки содержит цилиндрический корпус 12, выполненный из цельной заготовки, или, в качестве альтернативного варианта, из нескольких частей, жестко скрепленных вместе для образования единого тела. Внутри цилиндрического корпуса 12 предусмотрена поперечная стенка 13 в форме диска, на котором расположено направляюще-опорное отверстие 14, пригодное для прохождения через него прутка 2.

Можно проделать отверстия 14 различных размеров между одной группой элементов каретки и другой, так, чтобы приспособить к пруткам различного диаметра и формы.

Цилиндрический корпус 12 и поперечная стенка 13, собранные вместе, образуют одно тело.

Элементы каретки, которые, таким образом, функционируют как направляюще-опорные элементы, в которые вставлены прутки 2, имеющие монолитную конструктивную конфигурацию и лишенные взаимно подвижных или шарнирных частей, что, с другой стороны, происходит с открываемыми направляющими известного уровня техники, значительно упрощают устройство 1, таким образом, снижая вес и вибрации, в результате чего обеспечивается большая надежность, что, таким образом, позволяет существенно уменьшить возможные работы по техническому обслуживанию.

Имеется соответствующее волочильное или толкательное средство 16 для перемещения элементов каретки из втянутой расцепительной конфигурации С в вытянутую сцепляющую конфигурацию Е и наоборот. В варианте осуществления, показанном в качестве примера, волочильное или толкательное средство 16 содержит, для каждой группы элементов каретки, скользящий элемент 16, который может скользить по соответствующей пазовой направляющей 18, жестко прикрепленной в продольном направлении к барабанному элементу 8.

Дополнительно имеется соединительное средство 17, выполненное с возможностью соединения вместе элементов каретки каждой группы таким образом, чтобы сообщать, по меньшей мере, часть передвижения одного элемента каретки другому, что позволяет трем элементам каретки приблизиться друг к другу, достигая, таким образом, втянутой расцепительной конфигурации С и, позволяя трем элементам каретки отодвинуться друг от друга, чтобы достичь вытянутой сцепляющей конфигурации Е.

В частности, соединительное средство 17 для каждой группы содержит первый прутковый элемент 17а, жестко прикрепленный к промежуточному элементу 9с каретки и соединенный с возможностью скольжения с задним элементом 9b каретки, а также второй прутковый элемент 17b, прикрепленный к переднему элементу 9а каретки и соединенный с возможностью скольжения с промежуточным элементом 9с каретки.

Скользящий элемент 16, когда он приводится в движение, путем воздействия непосредственно на соответствующей задний элемент 9b каретки, толкает последний к первому концу 4. Задний элемент 9b каретки, в свою очередь, входит в контакт с промежуточным элементом 9с каретки, который, в свою очередь, взаимодействует с передним элементом 9а каретки, заставляя передний элемент каретки опираться на соответствующее подпирающее горлышко 15, как показано на фиг. 5. С другой стороны, когда скользящий элемент 16 перемещается ко второму концу 5, то есть отодвигается от первого конца 4, задний элемент 9b каретки перемещается вблизи промежуточной области I. На этом этапе, из-за первого пруткового элемента 17а и второго пруткового элемента 17b, задний элемент 9b каретки волочит или тянет промежуточный элемент 9с каретки, который, в свою очередь, волочит или тянет передний элемент каретки.

Устройство 1 снабжено накопительной камерой 30, в которой можно хранить множество прутков 2, подаваемых на станок. Накопительная камера 30 расположена над первой опорной областью R1 и содержит наклонную опорную поверхность 31 для прутков 2. В устройство 1 дополнительно включено съемно-передаточное средство 32, имеющее вертикально подвижные полки 33, подвижные штанги 34 и дополнительные элементы, которые не показаны либо описаны для простоты описания, приспособленные для удаления одного прутка 2 единовременно из накопительной камеры 30, чтобы передать пруток 2 на стационарное направляюще-опорное средство 6.

Съемно-передаточное (перегрузочное) средство 32, а также продвигающее средство 19, барабанный элемент 8 и волочильное или толкательное средство 16 функционально соединены с вышеупомянутым блоком 40 управления и синхронизации.

Блок 40 управления и синхронизации приводит группу элементов каретки единовременно по одному в положение, выровненное с направляюще-опорным элементом 6 и во втянутую расцепительную конфигурацию С с тем, чтобы позволить съемно-передаточному средству 32 удалить пруток 2 из накопительной камеры 30 для возврата прутка 2 на элемент 6, предотвращая взаимодействие прутка 2 при передаче с одним или несколькими элементами каретки.

После загрузки прутка 2 на стационарный направляюще-опорный элемент 6, блок 40 управления и синхронизации срабатывает так, чтобы элементы каретки, расположенные противоположно элементу 6, находились в вытянутой сцепляющей конфигурации Е с тем, чтобы через направляюще-опорное отверстие 14 вступить в зацепление с прутком, который данным образом приспособлен для соответствующей направленной подачи и поддержки. В этот момент толкатель 19 приводится в движение, чтобы подтолкнуть пруток ко второй опорной области R2. Устройство 1 может работать в различных режимах работы. В одном режиме работы, толкатель 19 продолжает толкать пруток 2 на станок, пока пруток не переместится автоматически со станка, например, с токарного станка. Соответственно, можно повторить новый цикл подачи очередного прутка 2.

В другом режиме работы, устройство 1 работает таким образом, чтобы последовательно загружать, по одному единовременно, все группы элементов каретки, с тем, чтобы загрузить весь барабанный элемент 8 множеством прутков 2, в данном рассматриваемом случае, шестью прутками 2. Таким образом, можно питать станок быстрее путем перестановки каждого подаваемого на шпиндель прутка 2, поддерживаемого соответствующими элементами каретки на толкателе 19.

Одновременно можно также снова заполнить камеру хранения 30 следующими 10 прутками.

Как можно понять из вышеописанного, устройство 1 предпочтительно обеспечивает направленную подачу и поддержку каждого прутка по всей его длине и по всей траектории подачи от второго конца 5 к первому концу 4. Особенно предпочтительно, когда прутки 2 имеют очень уменьшенные поперечные сечения, т.е. они очень тонкие, и по этой причине могут быть подвержены изгибанию при вращении, индуцированном шпинделем. Этого можно избежать за счет элементов каретки, которые сопровождают и поддерживают пруток 2, пока он не будет полностью введен в шпиндель и в течение всего времени подачи. Среди прочего, снижаются также шумы, связанные с вращением прутка 2.

Как можно понять из вышеописанного, устройство 1 обеспечивает достижение раскрытых выше целей. В частности, устройство 1, благодаря конструктивной простоте барабанного элемента 8 и элементов каретки, размерам и его очень умеренному весу, уменьшило инертную массу, что обеспечивает работу устройства 1 на более высоких скоростях по сравнению со скоростями, достижимыми с помощью устройств предшествующего уровня техники. Кроме того, упрощенная конструктивная конфигурация, в дополнение к более низким производственным и эксплуатационным расходам, чем у устройств известного уровня техники, приводит к предпочтительному и резкому уменьшению инерционного напряжения, значительному снижению вибраций и, таким образом, высокой надежности и при этом очень ограниченным и быстрым мерам по техническому обслуживанию, что приводит к резкому сокращению времени простоя машины. Компактные размеры и ограниченная продольная протяженность барабанного элемента 8 значительно облегчают действия по осмотру и доступность устройства 1, например, для возможной регулировки или замены внутреннего компонента. Особенно и преимущественно облегчаются операции по техническому обслуживанию и сборке/разборке компонентов, например, элементов каретки, расположенных на барабанном элементе 8.

Можно сконфигурировать и придать нужные размеры устройству 1 в зависимости от областей применения, для которых может быть предназначено устройство 1, и возможны различные изменения и/или дополнения к тому, что было описано и проиллюстрировано на прилагаемых чертежах.

Изобретение относится к области станкостроения и может быть использовано в устройствах для подачи прутков (2) на станок для механической обработки. 1. Устройство содержит стационарное направляюще-опорное средство (6) для поддержки прутка (2), барабанный элемент (8), выполненный с возможностью вращения вокруг оси (X) вращения, расположенной параллельно продольной оси (L), подвижное опорное средство (9), установленное на барабанном элементе (8) с возможностью поддержки прутка (2) параллельно продольной оси (L). При этом средство (9) выполнено с возможностью скольжения вдоль барабанного элемента (8) параллельно оси (X) вращения между втянутым положением с обеспечением размещения прутка (2) на направляюще-опорном средстве (6), и выдвинутым положением с обеспечением поддержки и направленной подачи прутка (2). Использование изобретения позволяет упростить конструкцию подающего устройства и его техническое обслуживание. 12 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Устройство для подачи прутков (2) на станок для механической обработки, выполненное с противоположно расположенными на расстоянии (D) друг от друга первым концом (4) и вторым концом (5) и с возможностью установки первым концом (4) в положение, смежное шпинделю станка, и содержащее

- стационарное направляюще-опорное средство (6) для поддержки прутка (2) в первой опорной области (R1), которое размещено вдоль продольной оси (L) от второго конца (5) устройства до промежуточной зоны (I), расположенной между упомянутыми первым концом (4) и вторым концом (5),

- барабанный элемент (8), расположенный между упомянутым первым концом (4) и промежуточной зоной (I) и выполненный с возможностью вращения вокруг оси (X) вращения, расположенной параллельно продольной оси (L),

- подвижное опорное средство (9), установленное на барабанном элементе (8) с возможностью поддержки прутка (2) параллельно продольной оси (L) во второй опорной области (R2), расположенной смежно первой опорной области (R1) между промежуточной зоной (I) и первым концом (4),

- причем подвижное опорное средство (9) выполнено с возможностью скольжения вдоль барабанного элемента (8) параллельно оси (X) вращения между втянутым положением, расположенным у первого конца (4) с обеспечением размещения прутка (2) на упомянутом стационарном направляюще-опорном средстве (6), и выдвинутым положением, расположенным между упомянутым первым концом (4) и упомянутой промежуточной зоной (I) с обеспечением поддержки и направленной подачи прутка (2),

- при этом стационарное направляюще-опорное средство (6) имеет первую длину (L1), которая меньше упомянутого расстояния (D), а барабанный элемент (8) имеет вторую длину (L2), которая меньше упомянутого расстояния (D).

2. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее опорную раму (3), которая расположена от упомянутого первого конца (4) до упомянутого второго конца (5), при этом конец (10) барабанного элемента (8) установлен с возможностью вращения во втулочной опоре (11), жестко прикрепленной к опорной раме (3) в промежуточной зоне (I).

3. Устройство по п. 1 или 2, в котором вторая длина (L2) меньше половины упомянутого расстояния (D).

4. Устройство по п. 1 или 2, в котором подвижное опорное средство (9) выполнено в виде одного или более опорно-направляющих элементов каретки, скольжение которых между упомянутыми втянутым и выдвинутым положениями осуществляется посредством толкательного средства (16).

5. Устройство по п. 4, в котором каждый опорно-направляющий элемент каретки содержит цилиндрический корпус (12), изготовленный из одной или нескольких частей, которые скреплены вместе в единый корпус, внутри которого расположена поперечная стенка (13) с направляюще-опорным отверстием (14) для пропускания через него прутка (2).

6. Устройство по п. 4, в котором опорно-направляющие элементы каретки распределены на барабанном элементе (8) по группам вокруг оси (X) вращения, при этом каждая группа содержит по три опорно-направляющих элемента каретки, расположенных во взаимно выровненном положении по продольному направлению барабанного элемента (8).

7. Устройство по п. 6, дополнительно содержащее приводное средство для индексированного вращения барабанного элемента (8) с возможностью расположения одной группы опорно-направляющих элементов каретки в последовательном порядке в положении выравнивания со стационарным направляюще-опорным средством (6).

8. Устройство по п. 6, в котором каждая группа опорно-направляющих элементов каретки содержит передний элемент (9а) каретки, расположенный со стороны упомянутого первого конца (4), задний элемент (9b) каретки, расположенный со стороны упомянутого второго конца (5), и промежуточный элемент (9с) каретки, размещенный между упомянутыми передним элементом (9а) каретки и задним элементом (9b) каретки.

9. Устройство по п. 8, которое снабжено соединительным средством (17) для обеспечения взаимного сближения и соединения вместе упомянутого заднего элемента (9b) каретки, упомянутого переднего элемента (9а) каретки и промежуточного элемента (9с) каретки с возможностью обеспечения при передвижении упомянутого заднего элемента (9b) каретки посредством толкательного средства (16) одновременного передвижения промежуточного элемента (9с) каретки и упомянутого переднего элемента (9а) каретки.

10. Устройство по п. 9, в котором соединительное средство (17) содержит первый прутковый элемент (17а), жестко прикрепленный к промежуточному элементу (9с) каретки и соединенный с возможностью скольжения с задним элементом (9b) каретки, и второй прутковый элемент (17b), жестко прикрепленный к упомянутому переднему элементу (9а) каретки и соединенный с возможностью скольжения с промежуточным элементом (9с) каретки, при этом толкательное средство (16) содержит для каждой группы опорно-направляющих элементов каретки элемент скольжения, выполненный с возможностью взаимодействия с соответствующим задним элементом (9b) каретки и скольжения вдоль соответствующей пазовой направляющей (18), жестко закрепленной в продольном направлении на барабанном элементе (8).

11. Устройство по п. 4, которое снабжено дополнительным толкательным средством (19), при этом стационарное направляюще-опорное средство (6) выполнено в виде направляющего элемента с V-образным профилем для продольной приемки прутка (2), а упомянутое средство (19) выполнено с возможностью перемещения по направляющему элементу с V-образным профилем от упомянутого второго конца (5) к промежуточной зоне (I) для проталкивания прутка (2) через соответствующую группу опорно-направляющих элементов каретки, выровненных на направляющем элементе с V-образным профилем.

12. Устройство по п. 1, дополнительно содержащее накопительную камеру (30) для прутков (2), расположенную над упомянутой первой опорной областью (R1) и снабженную наклонной опорной поверхностью (31) для прутков (2), захватно-передаточное средство (32, 33, 34), предназначенное для захвата единовременно одного прутка из накопительной камеры (30) для его передачи на стационарное направляюще-опорное средство (6).

13. Устройство по п. 11, дополнительно содержащее блок (40) управления и синхронизации, выполненный с возможностью обеспечения размещения соответствующей группы опорно-направляющих элементов каретки в положении выравнивания в упомянутом втянутом положении для обеспечения загрузки прутка (2) на стационарное опорно-направляющее средство (6) и обеспечения дальнейшего размещения группы опорно-направляющих элементов каретки в упомянутое выдвинутое положение с началом продвижения соответствующего прутка (2) упомянутым толкательным средством (19).