专利名称：带有托板更换功能的机床和托板更换方法
技术领域：
本发明涉及一种带有托板更换功能的机床和一种托板更换方法，其中一个上面安装了一些工件的托板被引入机床，对托板上的工件进行加工，然后将工件连同托板一起从机床中取出。
背景技术：
托板更换器是一种已知的用于缩短机床中更换工件的准备时间的技术。该托板更换器包括一个上面固定了工件的托板和一个用于将托板传送到机床和将托板自机床传送出来的驱动系统。当机床完成对托板上的工件的加工后，该托板自机床中载出，而一个上面固定了未加工工件的托板被载入机床，由此托板得以更换。通过此项操作，因安置和卸下工件而停止机床的操作造成的时间损失可被减少。
一种伺服马达或风动或液压系统被用作将托板传送至机床和将托板从机床传送出来的驱动系统。然而，此系统结构复杂且价格高昂。
例如，如图8a中所示，一个工件被固定在转动的托板100上。托板转动区域内的一个特定区域被用作固定在托板100上的工件的加工区域，而另一个特定区域被用作工件被安置到托板100上或从托板100上卸下的区域。一种已知的托板更换器被构造成由一个伺服马达101借助于减速器102使托板100转动。
图8b中出示的一种托板更换器是一个早先的技术实例，其中托板100由伺服马达101传送。伺服马达101的旋转运动通过一种基于滚珠丝杆103和螺母104的机构被转换成直线运动。与螺母104固定的托板100被传送走且被一个新的托板替代。
在图8c出示的一种托板更换器中，气缸105被用来传送托板100。
这些需要使用伺服马达101或气缸105作为传送托板100的装置的传统托板更换器结构复杂，且价格高昂。
另一方面，为提高操作效率并降低成本，许多情况下工件加工已开始部分或全部自动化。很多机床中机器手被用来使安置和卸下工件的操作自动化。而且，在一些已知的系统中机器手被用来将工件安置到托板上或从托板上卸下。
在一种传统或已知的零件供给系统(见JP3362656B)中，一个机器手被用来传送托板，将工件放置在托板上，并传送上面放置了工件的托板。
一种带有托板更换功能的机床使用托板更换器，如图8a至8c中所示。然而，这些托板更换器十分昂贵。另一方面，在该带有托板更换功能的机床中，工件须被传送到托板上或从托板中取出，且一个机器手被用来将工件安置到托板上或从托板上卸下。此机器手抓住每个工件并将它从一个托板传送至另一个托板。因此，它不需要很大的动力且其尺寸不需要很大。
在传统的部件供给系统中，例如JP3362656B中描述的那种，机器手被用来将工件放置在托板上并传送这些托板。在此系统中，机器手带有一个用于工件和一个用于托板的手，这些手被交替用来抓住并举起每个工件或托板。因为托板在被更换或堆积起来时需要被举起，他们需要使用能产生很大的力量的大型机器手。
发明内容
本发明提供一种带有托板更换功能的机床和一种托板更换方法，能够不需要任何专用驱动系统即可由一个工件操纵机器手来传送托板。
本发明的一种机床包括用来安放至少一个工件的托板；用来放置该托板的托板架；将该托板在加工台和托板架之间可移动地支撑的支撑装置；和一个用来将工件安放到放置在托板架上的托板上和从该托板上卸下，并使托板在加工台和托板架之间移动的机器手。
支撑装置可包括安置在托板上的辊子，以便在加工台和托板架上滚动。或者，支持装置可包括设置在加工台和托板架上的辊子，以便在托板上滚动。
此外，支撑装置可包括安置在加工台和托板架上的滚珠，以便在托板上转动。
该托板可带有一个可被用于移动托板的机器手抓住的把手。
机器手上可安置一个视觉感应器的图像捕捉装置来检测将被拾起的工件的位置和/或姿态。
本发明的一种方法是使用一个用于将工件安置到带有一个加工台的机床中的托板上和从该托板上卸下的机器手来更换用来安装至少一个工件的托板。该方法包括提供一个安放托板的托板架，和将该托板在加工台和托板架之间可移动地支撑的支撑装置；和用机器手在加工台和托板架之间移动托板来更换托板。
该方法还可以包括在拾取将被安置到托板上的工件时使用一个视觉感应器来检测工件的位置。
依照本发明，因为用于操纵工件并将其安置到托板上和从托板上卸下的工件操纵机器手被用作传送托板的传送装置，所以该机床制造成本较低，且不需要为托板更换器配备任何专用驱动系统。
图1a、1b和图1c为说明依照本发明的一种实施例的机床的工作台和托板更换器底座的视图。
图2为一个说明一种依照该实施例的机器手的托板传送操作的视图。
图3为一个说明依照该实施例的一个机床机身、托板更换器和一个工件台的布局的实例的视图。
图4为一个说明视觉感应器被附加到机器手上的方式的视图。
图5a、5b和5c为说明依照该实施例的托板被载入/载出机床机身的方式的视图。
图6a和6b为说明一种依照本发明的另一种实施例的托板更换器底座的视图。
图7a、7b和7c为说明托板由一个依照该另一种实施例的机器手来传送的方式的视图。
图8a，8b和8c为说明传统托板更换器的视图。
具体实施例方式
图1a至1c显示了依照本发明的一种实施例的机床的一个工作台和一个托板更换器底座。图1a为俯视图，图1b为正视图，而图1c为侧视图。在这些图样中，托板3被安置在机床的工作台2上。
轨道1a和1b各自排列在一个作为托板架的托板更换器底座1的相对的边侧末端部分上，以便向机床(加工台2)延伸。轨道2a和2b同样各自排列在加工台2的相对的边侧末端部分上。多个柱形的可旋转辊子3a排列在托板3的下表面的相对的边侧末端部分上，并安放在轨道1a、1b、2a和2b上。托板3被装配成随辊子3a转动而以较小的阻力平滑地移动。轨道1a、1b、2a和2b和辊子3a构成了支撑托板3a移动的支撑装置。
一种用于将托板3固定到工作台2上的夹持机构5被安装到托板3的下表面和机床的工作台2上。用于固定工件W的夹持装置3b设置在托板3的上表面上，且托板的一端设置了一个把手3c。一个机器手钩在把手3c上以移动托板3。
数字4表示一个将工件W载入托板3或从托板3中取出的机器手。在本实施例中，机器手4用于将托板3载入或载出机床的工作台2。常规地采用一种技术使得工件W被机器手4抓住并安置到托板3或从托板3上卸下。在一种传统的机床系统中，除机器手4外，使用了图8a、8b和8c中出示的托板更换器来传送托板3。
依照本发明，工件操纵机器手4被用作托板3的传送装置，且不需要使用任何特殊的托板更换器。
如图2中所示，抓住每个工件W的机器手4的手4a的一端与托板3上的把手3c衔接，且托板3被拉出或推出。通过此项操作，托板3在工作台2和托板更换器底座1间移动。托板3底侧上的辊子3a移动时在轨道1a、1b、2a和2b上滚动。于是，机器手4可以是用于操纵每个工件W的常规小尺寸操纵机器手4，它不需要产生任何大的力就可以传送托板3。
图3是一个显示了依照本实施例的机床机身10、托板更换器底座1、机器手4和工件台11间的排列关系的俯视图。
图3中，虚线包围的区域4b表示机器手4的可工作区域。该机器手4抓住工件台11上的未加工工件W，并将它们载入托板更换器底座1上的托板3。随后，工件W由夹持装置3b固定到托板3上。进一步，已加工的工件W被抓住并从托板更换器底座1上的托板3中取出，然后放置在工件台11上。此外，机器手4将机床机身10的工作台2上的托板3拖至托板更换器底座1上并将底座1上的托板3运送至工作台2上。
或者，为更换工件，机器手4可配备一个视觉感应器。图4为一幅显示了视觉感应器的图像捕捉装置7被安装到机器手4的一个手臂末端上的实例的视图。该视觉感应器的图像捕捉装置7捕捉工件台11上的每个工件W的图像。因此，工件的位置和状态被视觉感应器检知，且机器手4被移至该检知的位置以抓住并拾起该工件。如果工件W未被精确地安置在工件台11上，可方便地应用该视觉感应器。
图5a、5b和5c为说明将托板3传送到工作台2或从工作台2移出的操作的视图。
当机床机身10完成了对固定在托板3上的工件W的加工后(假定托板3-A上的工件W的加工已在图5a至5c中完成)，工作台2位于托板3-A的出口位置。夹持机构5被释放，使得机器手4的手4a的一端与托板3的把手3c衔接，如图2所示。因此，机器手4受驱动而将托板3朝向托板更换器底座1拉出。此操作完成后，托板3-A被传送到底座1上，如图5b所示。
接下来，工作台2被移动并定位在放置了托板3-B的托板更换器底座1的位置上。机器手4的手4a与托板3-B的把手3c衔接，且机器手4受驱动而移动，并将底座1上的托板3-B运送到工作台2上(见图5c)。托板3-B被夹持机构5夹住，且固定在托板3-B上的工件W被机床机身10加工。
托板3-B上的工件W被加工时，托板3-A上已加工的工件W被释放，且机器手4的手4a抓住该工件W并将其运送到工件台11上。其后，机器手4将工件台11上的未加工工件W运送到托板3-A上并将其安置在上面。随后，托板3-A和3-B被交替地传送到工作台2上，工件W在该处被机床机身10加工，且已加工和未加工的工件被交替安置在托板3上。
在上述实施例中，托板3的侧面设置了辊子3a。然而，也可以在托板更换器底座1和工作台2的侧面上而不是托板侧面上设置辊子。而且，在本实施例中，底座和工作台2设置了轨道1a、1b、2a和2b。然而，这些轨道并非必需的，且辊子可由滚珠代替。
图6a和6b是说明使用滚珠代替辊子的另一种实施例的视图。图6a是一幅显示了一个托板更换器底座和一个托板的俯视图，图6b为正视图。这里使用了相同的数字来表示与图1a至1c中示出的实施例的部件等同的部件。
多个滚珠6可转动地排列在托板更换器底座1的上表面上，托板3由滚珠6支撑。同样，多个滚珠6排列在机床机身(未示出)的工作台2的上表面上，并支撑托板3。工作台2不一定需要设置滚珠6，也可以设置辊子以便可沿着取出和放入托板的方向滚动。因为滚珠6的转动方向不受限制，托板3可以在托板更换器底座1上沿着纵向和横向运动。如果机器手4的工作区域较窄，则当工件W被安置到托板上或从托板卸下时，托板3自身可被拉向机器手。
图7a至7c为说明将依照此备选实施例的托板3传递至机床主体10或从机床主体10中传送出来的操作的视图。
图7a是一个显示了托板3-B上的工件W被加工后托板3-B被从工作台2传送到托板更换器底座1的状态的视图。工作台2位于托板更换器底座1上的托板3的出口位置，且机器手4的手4a与托板3-B的把手3c衔接。机器手4受驱动将托板3-B拉出并将其放到托板更换器底座1上。接下来，工作台2定位在托板入口位置，且放置了未加工工件W的托板3-A被机器手4从底座1传送至工作台2(见图7b)。
其后，工作台2被移至加工位置，且机器手4将托板3-B移至工件安置和卸载位置(对应托板入口位置)，如图7c所示。因为可转动的滚珠6排列在托板更换器底座1的上表面上，在这种情况下，托板3-B也可从工作台2沿着与运送方向成直角的方向移动，因而机器手4不需要大的动力。
在图7c的状态下，托板3-B上已加工的工件W由机器手4取出并放到工件台11上，且工件台11上未加工的工件被安置到托板3-B上。于是，当工件W被安置到托板3上或从托板3上卸下时，托板3被拉向机器手，因而即便在狭窄的工作区域内机器手4也可良好地实施其操作。
权利要求
1.一种带有一个加工台的机床，包括一个用于安放至少一个工件的托板；一个安置所述托板的托板架；在加工台和所述托板架之间可移动地支撑所述托板的支撑装置；一个用于将工件安放到安置在所述托板架上的所述托板上和从所述托板上卸下并使所述托板在加工台和所述托板架之间移动的机器手。
2.按照权利要求1的机床，其中所述支撑装置包括设置在所述托板上的辊子，以便在加工台和所述托板架上滚动。
3.按照权利要求1的机床，其中所述支撑装置包括设置在加工台和所述托板架上的辊子，以便在所述托板上滚动。
4.按照权利要求1的机床，其中所述支撑装置包括设置在加工台和所述托板架上的滚珠，以便在所述托板上转动。
5.按照权利要求1的机床，其中所述托板带有一个由移动所述托板的所述机器手抓住的把手。
6.按照权利要求1的机床，其中所述机器手带有一个视觉感应器的图像捕捉装置。
7.一种用机器手更换用于安放至少一个工件的托板的方法，所述机器手用于将工件安放到带有加工台的机床中的托板上和从所述托板上卸下工件，所述方法包括提供一个安置所述托板的托板架，和在加工台和所述托板架之间可移动地支撑所述托板的支撑装置；和使用机器手使所述托板在加工台和所述托板架之间移动，以便更换所述托板。
8.按照权利要求7的更换托板的方法，还包括在拾取将被安放到所述托板上的工件时使用视觉感应器来探测工件的位置。
全文摘要
一种带有低成本托板更换功能的机床和一种托板更换方法，其中使用一个用来操纵工件的机器手来传送托板。辊子可转动地排列在托板上。辊子由排列在托板更换器底座和机床的工作台上的轨道支撑并在轨道上滚动。托板带有一个把手。机器手通过其手与该把手衔接并拉动或推动该托板，从而使该托板在底座和工作台之间移动。此外，机器手在底座上将工件安置到托板上或从托板上卸下。因为托板的移动不需要大的力，操纵工件的机器手可以以较低的成本来运送并更换托板。
文档编号B23Q7/00GK1714996SQ200510080590
公开日2006年1月4日 申请日期2005年6月30日 优先权日2004年6月30日
发明者小岛邦夫, 船越晃 申请人:发那科株式会社