用于机床的托盘更换系统和机床组件的制作方法

本发明涉及一种托盘更换系统，该托盘更换系统旨在与机床相关联，以用于更换运载要由机床加工的工件的托盘。

背景技术

例如，从ep1295674a1和us2009/252587a1了解这种托盘更换系统。

技术实现要素：

本发明的目标是提供相对于以上提及的现有技术的改善的托盘更换系统。

根据本发明，通过托盘更换系统完全实现这个和其他目标，该托盘更换系统包括：

-托盘存放和拾取台与托盘装卸台，它们沿着第一预定方向此水平地彼间隔开；

-托盘处理单元，包括：

-水平引导装置，沿着所述第一预定方向在托盘存放和拾取台与托盘装卸台之间延伸，

-一对机动化的立柱，能在所述台之间沿着所述水平引导装置以受控方式共同移动，每个立柱设置有以受控方式竖直移动的相应的机动化的升降滑架，每个升降滑架设置有水平地彼此间隔开并且选择性地或共同地能控制为与托盘的对应的端部可释放地接合的相应的一对夹紧设备，以便允许托盘围绕第一水平轴线旋转，

-第一和第二机动化的辅助滑架，在所述台之间沿着所述水平引导装置共同移动，并且每个都设置有布置为与面对托盘存放和拾取台的通过立柱运载的托盘的对应的端部可释放地接合的相应的夹紧设备，以便允许托盘围绕平行于所述第一水平轴线的第二水平轴线旋转，以及

-机动化的运输滑架，布置为以竖直姿态运载和运输托盘与连接至该托盘的工件，所述运输滑架在托盘装卸台与机床的工作区之间沿着与所述第一水平方向形成角度的第二水平方向上移动；以及

-电子控制单元，布置为根据预定操作模式控制立柱、升降滑架、辅助滑架和运输滑架，以便至少执行以下阶段：

-第一传送阶段，该第一传送阶段中，借助于相应的升降滑架，立柱从托盘存放和拾取台拾取托盘以及相关联的工件并将托盘和工件以水平姿态传送至托盘装卸台，

-装载阶段，在装载阶段中，借助于升降滑架和辅助滑架，已经传送至托盘装卸台的托盘从水平旋转为竖直并且以竖直姿态装载到运输滑架上，

-向外运输阶段，在向外运输阶段中，运输滑架将托盘与相关联的工件以竖直姿态传送至机床的工作区，

-返回运输阶段，在返回运输中，运输滑架将托盘与相关联的已加工的工件从机床的工作区传送至托盘装卸台，

-卸载阶段，在卸载阶段中，借助于相应的升降滑架，立柱从运输滑架拾取托盘与相关联的已加工的工件，并且在辅助滑架的配合下，使得托盘从竖直旋转为水平，以及

-第二传送阶段，在第二传送阶段中，借助于相应的升降滑架，立柱将托盘与相关联的已加工的工件以水平姿态传送至托盘存放和拾取台。

在本发明的实施方式中，托盘更换系统可包括固定的支承结构，该支承结构被布置在托盘存放和拾取台与托盘装卸台之间并且包括具有多个水平支撑架的支架，这些水平支撑架被一个在另一个之上地竖直放置并且各自被布置为以水平姿态接收和运载相应的托盘与要由机床加工的相关联的工件。

附图说明

参考附图，从以下仅通过非限制性实例的方式给出的详细说明，根据本发明的托盘更换系统的更多特征将变得显而易见，附图中：

图1是示出了根据本发明的托盘更换系统以及与之相关联的机床的立体图；

图2和图3是图1的托盘更换系统在该系统的操作周期的两个连续阶段期间的立体图；

图4是示出了托盘与布置在托盘上的待加工的工件的立体图；

图5是示出了图1的托盘更换系统的夹紧设备的立体图；

图6至图28与图2和图3一样是示出了本发明的托盘更换系统的操作周期的更多阶段的立体图；以及

图29是示出了图1的托盘更换系统在操作周期结束时的构造中的立体图。

具体实施方式

在附图中，并且更具体地，在图1中，参考标号1通常表示根据本发明的托盘更换系统，该托盘更换系统与机床mt相关联，并且更具体地，托盘更换系统被放置在接近机床mt的工作区ws。

机床mt可以是例如本申请人名下的意大利专利申请号102016000101422中示出和描述的类型。

在示出的实施方式中，机床mt是包括移动结构ms的铣床，在它的竖直的中间部分中，移动结构ms支撑在平行的引导件g1和引导件g2上，以便水平移动。工具运载单元tc安装在移动结构ms上，以便相对于移动结构ms可竖直滑动。

托盘更换系统1包括托盘存放和拾取台2与托盘装卸台3，在下文中，还分别简单地称为台2和台3。台2和台3沿着图1中的a-a表示的第一水平方向彼此水平地间隔开。

托盘更换系统1进一步包括支承结构4，该支承结构在使用中是固定的并且布置在台2与台3之间。在示出的实施方式中，支承结构4包括具有多个水平支撑架6的支架5，该水平支撑架一个在另一个之上地竖直放置。然而，这种支承结构的存在是可选的。在示出的实施方式中，支撑架6制成为基本上矩形框架并且各自被布置为以水平姿态接收和运载相应托盘p，该托盘运载旨在由机床mt加工的工件wp。支承结构4进一步包括基本上矩形形状的水平基架7，该水平基架被放置在托盘存放和拾取台2中并且在与托盘装卸台3相对的侧面上连接至支架5。有利地，基架7在与支架5的最下面的支撑架6基本上相同的水平上延伸。

互相平行并且平行于第一水平方向a-a(图1)的两个水平引导件8安装在从托盘存放和拾取台2至托盘装卸台3的支承结构4的相对侧上的地面上。

在示出的实施方式中，每个水平引导件8具有互相平行的相应的一对第一引导槽9和相应的一对第二引导槽10。引导槽9和10在一个水平引导件8中的布置与引导槽9和10在另一个水平引导件8中的布置基本上对称。代替相应对的第一引导槽9和第二引导槽10，两个水平引导件8可以设置有相应的成对的第一引导杆和第二引导杆或者第一引导条和第二引导条。

托盘更换系统1进一步包括托盘处理单元，用于在台2与台3之间移动托盘p和连接至托盘的相关联的工件wp。

托盘处理单元首先包括两个机动化立柱11，该两个机动化立柱沿着与第一水平方向a-a形成角度(优选地，直角)的第二水平方向b-b(图1)一个布置在另一个前面。

在示出的实施方式中，每个立柱11具有基本上倒置的u形构造。每个立柱11被固定至底座11a(图1和图29)，该底座可滑动地安装在相应水平引导件8的一对第一引导槽9上，用于在第一水平方向a-a上滑动。立柱11设置有诸如电动机等电机装置(未示出，但是已知类型)，该电机装置可操作为驱动立柱11沿着水平引导件8滑动。更具体地，所述电机装置被控制为共同移动台2与台3之间的立柱11以致立柱11始终保持互相面对的关系。

每个立柱11进一步设置有相应的机动化升降滑架12，该升降滑架在以诸如电动机等更多电机装置(同样未示出，但是已知类型)的控制下以控制方式进行竖直移动。每个升降滑架12包括水平臂13，如随后将更好说明的，在该水平臂相对端处设置有相应的夹紧设备14，用于可释放地与托盘p的对应端接合。升降滑架12在竖直方向上沿着相应的竖直引导件15共同移动，其中，仅两个立柱11中的一个的升降滑架在附图中是可见的(例如，参见图1和图29)。

具体地，参考图4，每个托盘p的两个相对侧上具有至少一对横向外部孔16和至少一对横向内部孔17。设置在托盘p的一侧上的孔16和17与设置在托盘p的相对侧上的对应孔16和17轴向对准。孔16和17还可以制成为向下的敞开槽。

参考图5，每个夹紧设备14主要包括外壳或壳体18，该外壳或壳体固定至相应的升降滑架12的水平臂13。杆19安装在外壳18中以便例如借助于电气设备、电磁设备、液压设备或电动液压传动设备在如图5中的实线所示的缩回位置与如图5中的虚线所示的伸展位置之间轴向移动。在伸展位置中，每个夹紧设备14的杆19通过相应的升降滑架12的水平臂13的对应的贯通开口延伸并且从该贯通开口突出。每个夹紧设备14的杆19的截面使得杆19可以插入到托盘p的孔16中的一个中。如以下进一步说明的，在托盘更换系统1的操作周期的某些阶段中，杆19在托盘p的孔16中的接合能够允许托盘p关于一对相对的杆19的轴线旋转。同一升降滑架12的夹紧设备14的杆19的轴线之间的距离等于托盘p的相同侧上的孔16的轴线之间的距离。

该布置使得当立柱11放置在托盘存放和拾取台2中时，如图3所示，升降滑架12可以在它们的夹紧设备14的杆19处于缩回位置中的情况下下降，因此杆19可以与放置在该台的基架7上的托盘p的对应孔16成对准和面对关系。

然后可以共同地(jointly)致动立柱11的夹紧设备14，以致夹紧设备的杆19从缩回位置移动至伸展位置，从而与托盘p的孔16接合。如图6所示，一旦达到了这个条件，升降滑架12可以沿着立柱11向上竖直移动，以便将托盘p以及因此连接至该托盘的工件wp带至升起位置。

在该位置中，通过升降滑架12运载的托盘p被放置在大于支承结构4的最大高度的高度处。如图7所示，因此立柱11可以从托盘存放和拾取台2随后共同移动至托盘装卸台3，以便将托盘p和相关联的工件wp传送至台3。

升降滑架12然后可以通过沿着立柱11的竖直引导件15平移而在托盘装卸台3中共同降低，直到它们到达图8中示出的位置，其中，托盘p所处的高度稍微大于支承结构4的支架5的最下面的支撑架6的高度。

如图9所示，立柱11然后可以朝向支承结构4的支架共同移动，以便将托盘p和相关联的工件wp带到最下面的支撑架6上方并且允许它们最终存放在所述支撑架上。

如图10所示，在立柱11的上述运动期间或随后，运载待加工的新的工件wp的新的托盘p可以放置在支承结构4的基架7上。

如图11和图12所示，通过上述方式的处理，每个都运载待加工的相应工件wp的更多托盘p被相继放置在支承结构4的支架5的保持支撑架6上。

此外，如图13所示，运载另一个工件wp的另一个托盘p然后可以存放在支承结构4的基架7上，并且如图14所示，以与以上描述的相同的方式这个可以传送至托盘装卸台3。

托盘处理单元进一步包括一对机动化辅助滑架20，该对机动化辅助滑架可以在托盘存放和拾取台2与托盘装卸台3之间沿着水平引导件8的第二引导槽10共同平移，以便在第二水平方向b-b上始终保持互相面对的关系。

与以上描述的升降滑架12的夹紧设备14相似，在每个辅助滑架20的相对端处设置有夹紧设备21。辅助滑架20的夹紧设备21的轴线之间的距离等于每个托盘p的相对侧上的孔17的轴线之间的距离(图4)。可以选择性地或共同地致动和停用夹紧设备21。

以下将更好的说明辅助滑架20的功能、以及它们与立柱11的升降滑架12配合的方式。

托盘处理单元进一步包括机动化运输滑架30，用于每次以竖直姿态运载和运输一个托盘p以及连接至此的待加工的工件wp。运输滑架30安装在水平引导件31上用于沿着第二水平方向b-b在托盘装卸台3与机床mt的工作区ws之间滑动(具体地，参见图1)。

托盘更换系统1进一步包括电子控制单元，该电子控制单元包括控制器40(图1)。控制器40与关联至托盘更换系统的多个传感器耦接，例如，关联至升降滑架12、立柱11、辅助滑架20等的位置传感器。控制器40还与立柱11、升降滑架12、辅助滑架20和运输滑架30的电机耦接。控制器40还与升降滑架12的夹紧设备14以及辅助滑架20的夹紧设备21耦接。控制器40可布置为与机床mt的控制器以自动方式有利地进行连接和交换数据。

控制器40被布置为根据预定模式管理托盘更换系统1的操作，具体地，以关于(至少)实施以下阶段的方式：

-第一传送阶段，在第一传送阶段中，借助于升降滑架12，立柱11从托盘存放和拾取台2拾取运载相应的待加工的工件wp的一个或多个托盘p，然后将托盘p传送至支承结构4的支架5；

-装载阶段，在装载阶段中，借助于升降滑架12，立柱11从支承结构4的支架5拾取一个或多个托盘p以及连接至托盘的待加工的工件wp并且将托盘p传送至托盘装卸台3，在此，在与辅助滑架20的配合下，每个托盘p被旋转并且以竖直姿态装载在运输滑架30上；以下将更详细地描述这个阶段；

-向外运输阶段，在向外运输阶段中，运输滑架30将托盘p与相关联的工件wp以竖直姿态传送至机床mt的工作区ws；

-返回运输阶段，在返回运输阶段中，运输滑架30将托盘p与相关联的已加工的工件(在图18至图29中表示为mwp)从机床mt的工作区ws传送至托盘装卸台3；

-卸载阶段，在卸载阶段中，借助于升降滑架12，立柱11从运输滑架30拾取托盘p与已加工的工件mwp，并且在辅助滑架20的配合下，使得托盘p从竖直旋转为水平；以及

-第二传送阶段，在第二传送阶段中，立柱11将托盘p和相关联的已加工的工件mwp以水平姿态传送回到支承结构4的支架5。

以上已经详细描述了托盘更换系统1的可能操作周期的一部分，直到图14中示出的条件：在运载待加工的相应工件wp的托盘p已经放置在支承结构4的支架5的每个支撑架6上并且另一个托盘p也已经放置在托盘装卸台3中的下降位置中的条件下，所述托盘p仍然由立柱11的升降滑架12的夹紧设备14接合。

参考图14至图16，在托盘装卸台3中，以以下方式使得托盘p与待加工的相关联的工件wp从水平旋转为竖直。

在图14的条件下，辅助滑架20在水平引导件8上移动接近立柱11并且到达朝向支承结构4面对的托盘p的端部。然后与托盘p的所述端部相关联的夹紧设备14被停用，即，从托盘的所述端部断开，同时与托盘p的相对端相关联的夹紧设备14仍然接合在托盘的孔16中。辅助滑架20然后朝向滑架30移动，直到辅助滑架的面对托盘p的夹紧设备21与面对支承结构4的托盘p的端部处的孔17对准。然后使所述夹紧设备21致动，以便使夹紧设备的杆接合在托盘p的所述孔17中。在这种条件下，面对运输滑架30的托盘p的端部仍然由立柱11的升降滑架12的夹紧设备14接合，同时托盘p的相对端现在由辅助滑架20的夹紧设备21接合。

借助于升降滑架12沿着立柱11协同的向上移动以及辅助滑架20朝向运输滑架30的进一步平移，托盘p从图14中示出的水平姿态位置，穿过多个中间角度的位置(图15中示出了其中的一个)，逐渐旋转为图16中示出的竖直姿态位置。

托盘p和相关联的待加工的工件wp然后可以借助于立柱11上升并且水平移动，直到它们以竖直姿态装载到运输滑架30上(图16)。

如图17所示，电子控制单元的控制器40此时控制运输滑架30从托盘装卸台3平移至机床mt的工作区ws，在此工件wp由机床mt进行加工，例如，铣削(参见图18)。如图19所示，一旦完成加工，控制器40控制将运载仍然处于竖直姿态的托盘p与已加工的工件mwp的运输滑架30移动回到托盘装卸台3。

根据基本上相同的流程，然后可以从运输滑架30卸载托盘p和已加工的工件mwp并且再次存放在立柱11之间，尽管以相反顺序，但是如装载阶段期间在运输滑架30上之前执行的一样，借助于升降滑架12和辅助滑架20以及夹紧设备14和21的配合移动。

因此将托盘p与已加工的工件mwp以水平姿态带至托盘装卸台3中的立柱11之间，然后辅助滑架20的夹紧设备21与托盘p的对应孔17断开，同时升降滑架12的夹紧设备14再次接合在朝向支承结构4面对的托盘p的端部处的孔16中。

托盘p与已加工的工件mwp然后可以竖直升高，同时如图21所示仍然保持水平姿态，并且如图22所示借助于立柱11的共同平移随后传送至托盘存放和拾取台2。

如图23所示，托盘p与已加工的工件mwp然后可以降低并且存放在支承结构4的基架7上，同时立柱11紧挨着存储在支承结构4的支架5中的托盘p移动。

然后控制立柱11的升降滑架12与存储在支架5中的托盘p中的一个接合，例如，最下面的托盘p。如图24所示，这个托盘p以及相关联的待加工的工件wp然后传送至托盘装卸台3。

如上所述，该托盘p和待加工的相关联的工件wp然后以竖直姿态传送至机床mt的工作区ws，一旦工件被加工，则移动回到托盘装卸台3，在此它们从运输滑架30卸载并且从竖直旋转为水平，以便然后被立柱11的升降滑架12的所有夹紧设备14接合(图25)。

该托盘p与已加工的工件mwp然后被放置回先前被取走的支架5的支撑架6上，并且新的托盘p与待加工的工件wp然后从支架5拾取并且传送至托盘装卸台3(图26)。

以与以上说明相同的方式，托盘p与待加工的新的工件wp被传送至机床mt的工作区ws。一旦完成加工，已加工的工件mwp被带回到托盘装卸台3，在此该加工的工件mwp从运输滑架30卸载并且以水平姿势存放在之前被取走的支架5的支撑架6上。

操作周期进行到待加工的所有工件wp已经被带至机床mt的工作区ws，并且一旦加工完成，就返回至支承结构4的支架5(图28和图29)。

在操作周期结束时，考虑到另一个操作周期的开始，立柱11可被带回到托盘装卸台3(图29)。

以上已经仅通过举例的方式描述了托盘更换系统的操作周期。事实上，托盘和工件的数量可以与以上描述的不同，并且还可以根据除了以上描述的模式之外的其他模式执行将托盘传送至机床的工作区的方式。

在本发明的可替换的实施方式中(未示出)，托盘更换系统可以没有用作托盘存储结构的支承结构：在这种情况下，可以将托盘与相关联的工件以水平姿态直接从托盘存放和拾取台传送至托盘装卸台，并且在这个台中，可以与以上描述的相同方式从水平旋转为竖直，然后放置在运输滑架上，随后传送至机床的工作区。一旦加工完成，托盘与已加工的工件被带回到托盘装卸台，在此它以与以上描述的相同方式从竖直旋转为水平，然后以水平姿态传送至托盘存放和拾取台。

在本发明的其他实施方式中，以上描述的第二托盘更换系统(有或者没有用作托盘存储结构的支承结构)可以放置在相对于第一托盘更换系统的机床的相对侧上。在这种情况下，第一托盘更换系统和第二托盘更换系统可以操作为可替换地将托盘(与相关联的待加工的工件)传送至机床的工作区。

自然地，在本发明的原理保持不变的情况下，在不背离所附权利要求中限定的本发明范围的前提下，实施方式和结构细节可从仅通过非限制性的实例描述和示出的那些做出广泛地变化。