装载装置、机床和用于装载或卸载工具的方法与流程

本发明涉及一种用于工具的装载装置、一种设有这种装载装置的机床以及一种用于装载或卸载机床的工具的方法。

背景技术：

1、从de10236342a1中已知一种用于装载竖直定向的链式储仓的装置，该装置被设计用于容纳水平定向的工具。装载装置包括枢转驱动器，该枢转驱动器在可从外部达到的装载位置和中间位置之间传送工具。还设置有传送装置，该传送装置在中间位置和链式储仓之间传送工具。

2、由wo2014/048707a1已知一种用于在两个位置之间传送竖直定向的工具的转交抓具，例如用于装载工具储仓或用于在两个工具储仓之间传送工具。传递抓具设计用于在内部抓持工具柄，其中，为此目的设置有两个彼此相对的、倾斜定向的指状物，其在接合状态下可以在由工具容纳部中的肩部形成的底切部后面抓持。两个指状物布置在相对的梁上，它们可以通过倾斜的导轨相对于工具沿相反的方向移动。两个指状物可以分别在一个平面内移动，该平面相对于工具的纵轴线以大约45°至50°的角度定向。

3、de102018122165a1公开了一种可更换的工具储仓，其具有用于容纳多个工具的工具储仓和工具更换器，利用该工具更换器可以在工具主轴中更换工具。此外，还设有工具移动装置，借助该工具移动装置可以在工具储仓和工具更换器之间传送工具。工具移动装置能够实现工具的竖直取出运动和插入运动。

4、de102009041075a1、de8716086u1、de4033036a1和us11,311,977b2示出具有工具穿梭机的工具传送装置的构造。de202007016375u1公开了一种用于通过工具的锥形表面抓持工具的抓持机构。

5、工具的处理在机床自动化中起着重要作用。自动更换工具增加了机床的应用范围。工件可以在一个设置中进行广泛(理想情况下完全)加工。此外，自动工具更换允许更换易磨损的工具，而不会造成生产率的重大损失。

6、工具容纳部通常用于将工具抓持在工具保持件中，例如工具主轴的工具保持件。工具容纳部通常设计成圆锥形、例如设计为中空柄锥(hsk)。为了给机床提供多个工具，通常提供具有多个储仓部位的工具储仓。

7、工具通常具有操作区段，例如在工具柄的外圆周上的操作槽。工具可以通过操作槽被保持和移动，例如通过抓具。工具也可以通过操作槽放置在接收槽中的储仓部位中。在这种情况下，操作槽不能再用于其他处理单元。

8、已经表明，手动装载工具储仓，特别是链式储仓，有时会增加操作人员的工作量。例如，这指的是工具相对于储仓部位的正确对齐(轴向定向、旋转定向)。特别是在具有大的柄尺寸的相对较大的工具的情况下，还要考虑工具的不可忽视的自重。例如，具有所谓的hsk-100(例如hsk-a100)中空柄锥的工具的处理更加困难，因为仅柄(不带工具区段)就有几公斤重。带有hsk-a100接口的工具重量可能超过20公斤。

9、具有大直径的柄的工具自然适合传递高扭矩。由此，可以获得高的切削功率。在搬运和存放时，当然必须考虑此类工具的尺寸和重量。

10、此外，需要自动化解决方案来为机床提供工具，在与工具储仓的装载相结合下尤其如此。

技术实现思路

1、在此背景下，本发明的目的在于，提供一种用于机床、特别是用于机床的工具储仓的装载装置，这种装载装置简化了工具的装载和卸载。特别是，装载装置应充当机床与环境之间的接口。特别是装载装置应简化重型工具的装载和卸载。特别地，加载装置应该适合于由操作者手动加载。

2、随后，在本公开的范围内，给出了设置有这种装载装置的机床。此外，还应给出一种在机床中装载或卸载工具的相关方法。

3、根据第一方面，本发明涉及一种用于机床、特别是用于机床的工具储仓的装载装置，该装载装置具有以下部件：

4、工具穿梭机，所述工具穿梭机可在第一交接位置和第二交接位置之间移动，

5、供应部位、特别是可从外部达到的供应部位，用于装载或卸载工具，其中，所述供应部位对于处在第一交接位置的工具穿梭机而言是可达到的，

6、其中，工具穿梭机被设计成，在供应部位和工具储仓的储仓部位之间交换工具，所述储仓部位对于处在第二交接位置的工具穿梭机而言是可达到的，以及

7、配属于工具穿梭机并具有至少一个抓持机构的工具带动单元，该抓持机构设计用于抓持待传送的工具并将其固定在工具穿梭机上，

8、其中，抓持机构具有可相对于工具穿梭机的基体移动的引导元件和可相对于引导元件移动的固定元件，以及

9、至少引导元件可以平行于工具的纵轴线移动。

10、装载装置例如用于装载工具储仓。装载装置通常不用于在供应部位和工具主轴之间直接传送工具。取而代之的是，装载装置例如布置在后部机器区域(例如装载侧)上，并且允许工具从那里被装入到机床的至少一个工具储仓中或取出。装载装置可以通过工具穿梭机在第一交接位置和第二交接位置之间传送工具。因此，可以将新工具装入工具储仓中。但是，(例如用过的或磨损的)工具也可以从工具储仓中取出。

11、至少引导元件可以平行于工具的纵轴线移动。例如，引导元件可以沿着工具的纵轴线移动，以便抓持或松开工具。在实施例中，引导元件和固定元件都可以平行于工具的纵轴线移动、特别是沿着工具的纵轴线移动。

12、至少在实施例中，工具储仓设计为链式储仓。在实施例中，链式储仓用于提供可直接在链式储仓和工具主轴之间交换的工具，例如根据所谓的拾取方法，其中，工具主轴及其工具保持件从交接位置拾取工具或将工具放在那里。

13、在实施例中，工具至少在工具储仓和工具穿梭机中以悬挂方式定向。在这种构造中，工具的纵轴线竖直定向。在这种构造中，工具的工作区域(例如刀刃)通常向下定向。

14、在实施例中，装载装置用于处理大直径的工具，例如具有中空柄锥尺寸hsk-100(例如hsk-a100)的工具。这种工具具有直径约为100毫米的操作区段。din69893-1(2011-04版)与示例工具尺寸相类似。可以设想中空柄的其他设计。还有其他尺寸可以设想为hsk-a100，例如hsk-a63或hsk-a125。除了空心锥柄之外的设计也是可以设想的，例如所谓的陡锥柄。

15、在一个示例设计中，可通过装载装置装载的工具储仓具有36个或52个储仓部位。工具储仓例如是水平定向的链式储仓，所述链式储仓在水平面中至少在装载装置的第二交接位置和用于在工具储仓和工具主轴之间传送工具的另一交接位置(第三交接位置)之间延伸。可以使用装载装置个别地装载储仓部位。可以装入或取出工具。在第二交接位置中的相应储仓部位的提供通过工具储仓的驱动器实现。

16、根据另一示例设计，引导元件被设计成移动到工具的中空柄中，以便接收工具。根据这种构造，引导元件可以接合到工具中。中空柄也可以称为杯状件，引导元件接合到该杯状件中。根据另一示例设计，固定元件还被设计成，移动到工具的中空柄中，以接收工具。这尤其与引导元件一起进行。

17、根据另一示例设计，固定元件可以相对于引导元件移动，以便以型面锁合或力锁合的方式将被抓持的工具固定在引导元件上。通过在相反的方向上移动，如果固定元件相应地移动，则事先固定的工具可以与引导元件分离。

18、根据另一示例设计，固定元件可以平行于工具的纵轴线相对于引导元件移动，以便将至少一个卡位元件接合到工具的至少一个卡位区段中。通过固定元件和引导元件之间的这种相对运动，工具可以通过抓持机构固定在工具穿梭机的工具带动单元上的中空柄内部。

19、通过在相反的方向上移动，接合的卡位元件可以松开，从而实现释放，至少在实施例中。卡位元件例如是卡位球。卡位和相关的位置固定例如以型面锁合的方式发生。例如，卡位区段由中空柄内部的底切部形成，至少一个卡位元件可以接合(einrücken)到该底切部中。底切部也可以称为肩部。例如，三个或更多个卡位元件围绕纵轴线呈圆形分布。当卡位元件被固定元件向外推时，工具可以通过其中空柄以限定的方式被保持和固定。

20、根据另一示例设计，引导元件是布置在基体上的引导缸的组成部件。引导缸设计为例如流体控制的缸。通常用压缩空气进行控制，也可以考虑用液压流体进行控制。

21、根据另一示例设计，固定元件是联接至引导元件的固定缸的组成部件。固定缸设计为例如流体控制的缸。通常用压缩空气进行控制，也可以考虑用液压流体进行控制。

22、根据另一示例设计，至少引导元件或固定元件是活塞的组成部件，活塞可在带动壳体中平行于工具的纵轴线移动。因此，例如存在引导活塞或固定活塞。在实施例中，引导元件和固定元件彼此同中心地并且与工具的纵轴线同中心地定向。

23、根据另一示例设计，引导元件构造在引导活塞的面向工具的端部上，特别是当工具被抓持时，引导元件与工具的纵轴线同中心地取向。

24、根据另一示例设计，固定元件构造在固定活塞的面向工具的端部上，固定元件特别是与引导元件同中心地取向。根据另一个示例设计，固定活塞(沿径向)布置在引导活塞内。

25、根据示例设计，引导活塞可相对于工具穿梭机的基体移动。根据示例设计，固定活塞可以相对于引导活塞移动。

26、根据另一示例设计，固定活塞以其背离工具的端部穿过引导活塞，其中，固定活塞背离工具的端部具有悬臂，该悬臂与布置在基体上的位置监测单元相配合。按照这种方式，例如通过至少一个接近传感器获得稳健的位置监测。位置监测可以通过不位于引导缸内的、从外部可达到的传感器件来进行。这简化了维护、修理等。

27、根据另一示例设计，位置监测单元被设计成，借助悬臂检测引导活塞的位置和固定活塞的位置。以这种方式可以检测工具是否被工具带动单元的抓持机构保持和固定。

28、根据另一示例设计，工具带动单元可与工具穿梭机一起在第一交接位置和第二交接位置之间移动。例如，工具穿梭机在第一交接位置和第二交接位置之间进行平移运动。在一个示例设计中，工具储仓不能直接供操作人员用于装载或卸载工具。取而代之的是，装载装置能够以限定的方式装载工具储仓。

29、根据另一示例设计，抓持机构、特别是其引导元件在省略了布置在工具柄圆周上的工具的操作区段的情况下抓持工具。换句话说，(外部的)操作区段仍然可用于其他操作技术。例如，这允许在工具储仓中限定工具的放置。在一个示例设计中，当抓取机构被操作时，操作区段保持空置。在那里，抓持机构本身不会对工具构成干预。

30、根据另一示例设计，工具在供应部位上以操作区段静置在固定的供应支架上。换言之，工具可以在供应部位上被放置在供应支架上，并且从那里借助工具穿梭机的工具带动单元从第一传送位置移动到第二传送位置。

31、根据另一示例设计，工具经由操作区段被保持在工具储仓中的储仓部位中。然后，例如，工具主轴可以接合到工具的中空柄，以便借助拾取从工具储仓中取出工具或将工具插入工具储仓的空闲储仓部位中。

32、根据另一示例设计，在供应部位上布置有至少一个用于确保所插入的工具的转动定向的机械式定向辅助件或至少一个用于检测所插入的工具的接近传感器。这具有工具以所限定的定向(转动定向)传送的优点。按照这种方式，可以简化工具储仓中的插入和锁定。此外，所限定的定向例如允许简化地读取限定定向的工具标识符(rfid芯片、条形码等)。

33、例如，第一接近传感器用于检测工具的存在、例如通过检测其中空柄的存在来进行。例如，另一个接近传感器用于检查工具是否确实具有特定的转动定向。例如，这是通过瞄准工具上的特定几何形状来完成的，这例如是用作工具标识符座的凹部。作为第二接近传感器的补充或替代，可以安装用于检测/读取工具标识符的传感器。

34、根据另一示例设计，在供应部位上设置有至少一个用于设置在第一交接位置中的工具的止挡，该止挡能够被工具穿梭机从阻挡位置带到释放位置。止挡例如设计为可移动的止挡。按照这种方式，能够以限定的方式在第一个交接位置中的供应部位上提供工具。这简化了利用工具带动单元对工具的抓持。当工具穿梭机接近第一传送位置时，工具穿梭机可移动至少一个止挡，使得被抓持的工具可沿第二传送位置的方向从供应部位取出。对至少一个止挡的这种操作例如通过设置在工具穿梭机上的滑座实现。

35、在实施例中，工具穿梭机可以在克服预紧元件的力的情况下移动至少一个可移动止挡。当工具穿梭机从供应部位移开时，至少一个挡块处于阻挡位置。当穿梭机位于供应部位的第一交接位置时，至少一个止挡处于释放位置。

36、根据另一个方面，本发明涉及一种机床，所述机床包括：

37、机架，

38、至少一个工件支架，

39、至少一个可以相对于工件支架移动的工具主轴，

40、至少一个对应于工具主轴的工具储仓，用于提供多个工具，这些工具尤其可以借助拾取方法由工具主轴抓持，以及

41、根据至少一种本文介绍的构造的至少一个装载装置，利用该装载装置可以将工具装入工具储仓或从工具储仓取出工具，

42、其中，装载装置的供应部位可以达到，以用于装载或卸载工具。

43、装载装置尤其用于将工具从外部装入到工具储仓中。例如，这适用于手动或自动保存在供应部位的单个工具。反之，工具也可以用这种方式取出。工具储仓例如设计为链式储仓，特别是水平定向的链式储仓，其允许用竖直定向的主轴进行拾取式工具更换。

44、根据另一示例设计，机床包括第一工具储仓和第二工具储仓，以及恰好一个装载装置，其中，装载装置在功能上与第一工具储仓联接，以用于装载或卸载工具，并且工具可以通过第一工具储仓和第二工具储仓之间的工具主轴传送。

45、以这种方式，可以在机床内通过工具主轴在第一工具储仓和第二工具储仓之间进行传送。在使用装载装置的情况下，从外部装载两个工件储仓之一。另一个工具储仓的装载可以通过工具主轴的插入间接地进行，以用于在两个工具储仓之间传送工具。

46、在实施例中，机床具有工具主轴和两个工具储仓，这两个工具储仓对于工具主轴可以达到，以更换工具。特别是使用拾取方法更换工具。两个工件储仓中的至少一个可以利用根据这里提到的设计之一的装载装置来装载。工具储仓可以彼此并排、彼此相叠和/或至少部分地彼此错开地布置。工具主轴可用于分类过程。

47、在另一示例设计中，机床具有两个工具主轴和两个工具储仓。对于这样的实施例，可以设想为两个工具储仓中的每一个提供单独的装载装置。也可以设想仅为两个工具储仓中的一个提供装载装置。然后通过两个工具主轴之一在两个工具储仓之间进行工件传送。

48、根据另一方面，本公开涉及一种用于在根据本文介绍的设计中的至少一个设计的机床中装载或卸载工具的方法，包括以下步骤：

49、将工具插入供应部位，

50、将工具穿梭机定位在第一个交接位置，以便使工具对于工具带动单元能够达到，

51、控制工具带动单元以移动引导元件和固定元件，以便抓持工具并将其固定在工具穿梭机上，

52、将工具穿梭机移动到第二交接位置，在第二交接位置中，工具储仓的储仓部位准备就绪，以及

53、将工具转交到工具储仓的储仓部位，包括移动引导元件和固定元件。

54、用于卸载工具的方法可以类推。该方法通常适用于装载和卸载。在两个工具储仓的情况下，该方法可以包括重新分类和/或在两个工具储仓之间传送工具的步骤，这通过工具主轴使用拾取方法来完成。

55、不言而喻，上述公开的特征和下面将要解释的那些特征不仅可以在每种情况下指定的组合中使用，而且可以以其他组合或单独使用，而不脱离本发明的范围。