专利名称：工具高架库的制作方法
技术领域：
本发明涉及尤其是用于机床、加工中心等类似装置的工具高架库，它包括至少一个台架、多个按预定间隔重叠布置在台架内的屉格，这些屉格分别有多个单侧敞开的且用作挂放工具的承座的缺口，该工具高架库还包括一个操作机械手，该操作机械手安置在台架旁边并能依靠马达垂直移动和水平移动，该操作机械手包括至少一个用于从当时的台架中取出预定工具并转送至一个工具更换装置的爪。本发明还涉及使用工具高架库和操作机械手来操纵工具的方法。
背景技术：
在不同的实施例中已经知道了工具高架库，该工具高架库最好被用于复杂的机床如加工中心、腐蚀设备等，它们能够分别使用不同的工具来实现许多不同的加工方法。传统的工具高架库包括一个靠近机床的且包括多个按预定间隔重叠布置的屉格的台架。在每个屉格内形成多个大致呈半圆形的缺口，这些缺口在机床侧敞开并且不同工具的圆锥体可以插入缺口中。在台架的侧面或其附近设有一个操作机械手系统，该系统包括一个可以在水平轨道上移动的承柱和一个可以在该承柱上垂直移动的且有一个用于从工具库内取出特定工具并将该工具转送到更换位置的活动式工具抓爪的抓取装置，在所述更换位置中，工具被直接插入根据拾取原理的工作主轴或被送到工具更换装置。例如，从EP0319914B和DE10020801A中已经知道了这种包括操作机械手系统的工具高架库。
从DE3925567A中已经知道了许多一侧靠近机床布置的且分别包括两个有多个工具承座的屉格的仓储台架的使用。仓储台架在横向支承轨道上可以独自从背面的预备位置移到正面位置中，在正面位置中，通过可以在刚性支承框架上移动的爪，能够抓住单个工具并插入加工中心的垂直主轴或水平主轴内。该工具库存-操作机械手系统极为复杂且需要大量靠近机床的空间。
发明内容
本发明的目的是提供包括一个操作机械手的工具高架库，它具有比已知工具高架库更大的库存能力并能够实现显著增强的工具装备及转运装卸。
通过在至少一个台架内设置作为工具承座的正面缺口和背面缺口的屉格，实现了本发明的上述目的，正面缺口位于该操作机械手的抓取区内，背面缺口能够接近，以便装备工具，并且所述台架被构造成能够正反调换。
一个重要的优点是，比具有相同尺寸的传统工具台架相比，存放能力提高了1倍。同样重要的是，不需要中断机床和操作机械手系统的运转，就能更换在台架中的靠外的工具。对于暂时的正反调换来说，只需要操作机械手系统移动到一个可以不干扰该高架库或高架库屉格的正反调换的位置中。
本发明一个特别有利的改进方案的特征在于，能够实现正反调换的台架是一个位置固定的壁架的一部分。在这种情况下，能横移的台架应能绕其垂直轴旋转至少180°，从而通过台架旋转来实现正反调换，由此一来，位于操作机械手的抓取区内的工具到那时被移到外侧，而目前靠外的新装上的工具到那时移动到操作机械手的抓取区内。由能两侧装备工具的工具台架和至少一个固定壁架的结合方式首次可以实现各机床的长期连续运转。因此，操作机械手具有双重功能，即它按照传统方式从工具更换装置或直接从工作主轴中取出工具并将工具插入该壁架库的预定工具承座中。另外，操作机械手从壁架库的预定工具承座中取出旧的即部分磨损的工具并装入能两侧装备工具的工具库的容纳空位上。在没有工具更换的较长加工期间内，该操作机械手适当地完成转运及装卸。在其它作业中，操作机械手可以从能两侧装备工具的工具库内取出新工具并装入壁架库的相应承座上，从而使这些工具在壁架库内为随后的加工作业做好准备。如果能两侧装备工具的工具库已经装了足够多的旧工具，则完成正反调换，以使目前靠外的新工具现在位于内侧并且位于该操作机械手的抓取区内。现在，靠外的旧工具可以自由接近并能从承座中被取出并换上新工具，这没有任何危险，也不会干扰机床侧的作业。
根据本发明的一个特别适用的工具高架库具有相当大存放能力并且其工具更换能够按上述方式，该工具高架库的特征是，两个台架按照一定间距并排布置在机床的旁边，外侧台架包括至少一个可以绕其垂直轴旋转的台架段，该操作机械手安置于这两个台架之间的间隔内并且被设计用于操作这两个台架，在机床侧的台架具有一个用于将工具从该操作机械手转送到一个工具更换装置或反之的通路口。由于由一个放置在该工具高架库中央的操作机械手可以操作包括能绕其垂直中心轴旋转的台架段的外壁架及机床侧的台架，所以，在进一步的改进方案中，至少一个爪可旋转地铰接在旋转臂末端上，并且该操作机械手具有运动旋转补偿，它补偿在更换操作期间内的当时工具的旋转，从而使每个工具在从爪抓取到转交给工具更换装置的期间里都保持在库存的角位上。这种旋转补偿可以避免更换操作和插入机床的当时工作主轴时的误差和故障。由于不旋转地运输和转送工具，所以，该运动旋转补偿允许该操作机械手具有狭窄的移动通道，即台架之间的距离很短。
本发明的另一目的是一种用工具高架库和操作机械手来转运装卸工具的方法，其中，根据机床加工程序而需要的工具由该操作机械手从该工具高架库的当时的工具承座中取出，并且在该操作机械手移到转送位置之后，所述工具被转送给一个工具更换装置或反之，在机床运转期间内，在至少一个台架段上，旧工具从可从外侧接近的工具承座中被取出并且新工具被装入所述工具承座中，然后，新装上的工具通过该台架段的移动被带到该操作机械手的抓取区内，并且在机床运转期间内，该操作机械手从其余台架中取出旧工具并将它们装入该台架段内的空位中并且从该台架段中取出新工具并将它们装入其余台架内的空位中。
下面，结合附图来详细描述本发明的优选实施例，其中图1以平面图示意表示包括壁架和可转动架段及一个中央操作机械手的工具高架库；图2以放大透视图表示该操作机械手。
具体实施例方式
图1所示的工具高架库被设计用于一个包括工具更换装置的程控铣钻床，根据当时的加工计划，这些工具通过该工具更换装置被取出和装入一个水平或垂直的铣刀头的工作主轴内。工具高架库由一个在机床侧的位置固定的工具台架1组成，该工具台架被固定安装在铣床2上并包括多个按预定间隔相互叠置的屉格3，在平面图中只能看到其中一个屉格。在每个屉格3内设有多个大致呈半圆形的缺口4，根据图1，这些缺口4分别朝上敞开并且用作各工具圆锥的承座。该固定的工具台架在其中段有一个用于工具转送的通路口5。
所示工具高架库包含一个后侧的台架6，台架6包括一个固定的壁架7并且在延伸部分里有一个台架段8。壁架7和台架段8放置在一个框架结构9内，该框架结构的上纵梁10遍及后侧台架6的整个长度。台架段8在该框架结构中可以在转动轴承11内绕垂直的中心轴线旋转。壁架7包含多个按预定间隔彼此叠置的屉格12，在平面图中只能看到其中一个屉格。壁架7的每个屉格12包括一排大致呈半圆形的并且在图1中朝下敞开的缺口13，它们作为工具圆锥的承座并且其布置和功能并与工具台架1内的缺口4的布置和功能一致。
壁架8也包括相互叠置的屉格15，但台架段8在两个纵侧面上分别有多个缺口16、17，在图1里朝下敞开的缺口16在位置和取向方面对应于在固定的壁架7内的缺口13。设置在台架段8的各屉格15内的且在图1中朝上敞开的缺口17可以自由接近，从而能在任何时候取出旧工具并装入新工具。在所示的实施例中，台架段8是对称的，因而台架段8通过绕其垂直轴11旋转180度来完成屉格的正反调换，即，在图1中朝下敞开的缺口16向上移动，而在图1中朝上敞开的缺口17向下移动。
在这两个台架1、6之间的间隔内设置一个如图2详细所示的操作机械手20，该操作机械手20可以在地面轨道21上移动。依靠一台马达，一个刚性的立柱22能够在地面轨道21上水平移动，并且依靠马达，一个抓取装置24可以在立柱22的端面上通过垂直的导轨23移动。抓取装置24包括一个在其自由端上设有一个爪26的旋转臂25。旋转臂25可以在双箭头27方向上转动，以使爪26可以将工具从机床侧的台架1中取出并装入，就象从工具台架6的缺口13、16中取出和装入那样。通过例如被构造成连续的同步带28形式的抓取装置的特殊运动，即使在爪26抓住工具并经过通路口5转送之后，当时工具的角位也保持不变，即当时所抓取的工具在爪的不同的运动期间内不会旋转。
上述工具高架库的运转如下。机床的一个在图1中未示出的更换装置将一个从工作主轴内取出的旧工具移到一个在通路口5前的转送位置。由于操作机械手20完成水平和垂直的联合控制运动，所以抓取装置24移动到一规定位置，在该位置上，爪26通过旋转臂25的旋转而移到转送位置并从工具更换装置中取走旧工具。通过使旋转臂25转回到所示的中央位置，操作机械手20能够根据计划移动到这样一个位置，即在该位置上，可以通过旋转臂25的转动将旧工具插入在台架1或6的一个预定空位中，确切地说是在相同的角位上。由于存在台架段8绕其垂直轴11的旋转，所以操作机械手20获得一个附加功能，即能够在台架段8与固定壁架1、6之间交换工具，确切地说是在机床切削加工作业中，这允许机床不中断地运转。例如，操作机械手可以从屉格3、12之一中取出磨损的工具并且装入其中一个屉格15的空闲的缺口16内。如果在台架段8的屉格15的缺口16内容纳了足够多的旧工具并且同时该屉格15的靠外的缺口17可以获得新选的工具，则通过台架段8绕其垂直轴11的旋转实现了正反调换，从而新工具就位于操作机械手20的抓取区内，并且在任何时候都可以从缺口内取走靠外的旧工具。操作机械手20从位于内侧的屉格中取出当时的工具并将它们装入固定台架的屉格3、12的预定缺口内，因此在必要时，操作机械手20通过上述方式可以将工具转送给工具更换装置。由于可以近似连续地更换工具，所以，当时的机床可以长时间地用任何数量的不同工具来连续运转。
本发明不局限于上述的及附图所示的实施例。例如，代替所示两个壁架1和7，唯一一个壁架可以与能绕其垂直轴旋转的台架段8一起使用。此外，可以并排地将多个各自绕其垂直轴转动的台架段安置在框架结构里，确切地说是在同时加入一个位置固定的壁架或没有这样一个壁架情况下。
权利要求
1.一种用于铣钻床的工具高架库，它包括至少一个台架(1，6)、多个按预定间隔重叠布置在台架(1，6)内的屉格(3，12)，这些屉格分别有多个单侧敞开的且用作一个挂放工具的承座的缺口(4，13)，该工具高架库还包括一个操作机械手(20)，该操作机械手安置在台架(1，6)的旁边并能依靠马达垂直和水平移动，该操作机械手包括至少一个用于从当时的台架(1，6)中取出预定工具并转送至一个工具更换装置的抓取装置(26)，其特征在于，至少一个架(8)具有一些带有作为工具承座的正面缺口和背面缺口(16，17)的屉格(15)，正面缺口(16)位于该操作机械手(20)的抓取区内，能够接近背面缺口(17)以便装备工具，所述架(8)被设计成能绕一轴(11)旋转以便正反调换。
2.如权利要求1所述的工具高架库，其特征在于，能两侧装备工具的并绕一垂直轴(11)旋转的工具台架是一个位置固定的壁架(6)的一部分。
3.如权利要求1或2所述的工具高架库，其特征在于，两个台架(1，6)按照一定间距并排布置在机床的旁边，外侧台架(6)包括至少一个可以绕其垂直轴(11)旋转的台架段(8)，该操作机械手(20)安置于这两个台架(1，6)之间的间隔内并且被设计用于操作这两个台架(1，6)，在机床侧的台架(1)具有一个用于将工具从该操作机械手(20)转送到一个工具更换装置或反之的通路口(5)。
4.如权利要求1-3之一所述的工具高架库，其特征在于，该操作机械手(20)具有运动旋转平衡(27)，它补偿在转送过程中的当时工具的旋转。
5.如权利要求1-4之一所述的工具高架库，其特征在于，该抓取装置(26)可旋转地铰接在一旋转臂的末端并且爪被设置用来从两侧抓取一个工具。
6.一种使用一工具高架库和一操作机械手来操纵工具的方法，其中，根据机床加工程序而需要的工具由该操作机械手从该工具高架库的当时的工具承座中取出，并且在该操作机械手移到转送位置之后，所述工具被转送给一个工具更换装置或反之，其特征在于，在机床运转期间内，在至少一个台架段(8)上，旧工具从可从外侧接近的工具承座(17)中被取出并且新工具被装入所述工具承座(17)中，然后，新装上的工具通过该台架段(8)的移动被带到该操作机械手(20)的抓取区内，并且在机床运转期间内，该操作机械手(20)从其余台架(1，7)中取出旧工具并将它们装入该台架段(8)内的空位中并且从该台架段(8)中取出新工具并将它们装入其余台架(1，7)内的空位中。
全文摘要
本发明的主题是用于铣钻床的工具高架库，它包括至少一个台架(1，6)、多个按预定间隔重叠布置在台架(1，6)内的屉格(3，12)，这些屉格分别有多个单侧敞开的且用作一个挂放工具的承座的缺口(4，13)，该工具高架库还包括一个操作机械手(20)，该操作机械手安置在台架(1，6)的旁边并能依靠马达垂直和水平移动，该操作机械手包括至少一个用于从当时的台架(1，6)中取出预定工具并转送至一个工具更换装置的抓取装置(26)。根据本发明，至少一个架(8)具有一些带有作为工具承座的正面缺口和背面缺口(16，17)的屉格(15)，正面缺口(16)位于该操作机械手(20)的抓取区内，能够接近背面缺口(17)以便装备工具，所述架(8)被设计成能绕一轴(11)旋转以便正反调换。
文档编号B23Q3/157GK1575915SQ20041005875
公开日2005年2月9日 申请日期2004年7月28日 优先权日2003年7月28日
发明者A·盖斯勒, H·格伦巴赫 申请人:德克尔·马霍普夫龙滕有限责任公司