CN103240637B - 包括托盘更换设备的机床 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于更换机床上托盘的托盘更换设备(40)，包括：更换装置(15)，其包括用于可释放地将托盘更换设备(40)连接至托盘(7，8)的连接元件(26，28)；旋转驱动装置(19)，其用于在工作平面(18)内旋转包括连接元件的更换装置(15)；和升降装置(20)，其用于在工作区(21)内升高和降低更换装置(15)因此能升高和降低工作平面(18)。根据本发明，该旋转驱动装置(19)设置于该工作区(21)外。

Description

包括托盘更换设备的机床
技术领域
本发明涉及一种用于机床的托盘更换设备和一种包括托盘更换设备的机床。
背景技术
用于批量加工工件的程序控制的铣削和钻孔机通常配备有托盘更换器，这使得能对工件快速更换，从而提高切削加工性能，同时减少停机时间。托盘在机床外配备有工件，并且可释放地固定在一个托盘更换设备的托盘载体上。托盘通过托盘更换设备的旋转运动被定位于工件台上，并且在降低运动后在该工件台上被夹紧。托盘更换设备的托盘被通过提升运动的方式以及所得的钩形或爪形托盘载体在托盘的外边缘上的对应凹进处的接合被固定。
图1显示了这种类型的机床1的基本结构的一个例子，例如从EP 2 047 946 B1可获知，它包括一个机座2，并包括滑动件5，其中机座2上设置托盘更换设备4，其包括一个具有用于在托盘更换过程中握持托盘的爪14的更换装置15，滑动件5携带具有用于在工作主轴9上处理的夹紧工件的第一托盘7的工件台6。设置一托盘载体12用于携带更换托盘(图中未显示)，包括将与第一托盘7交换的第二工件。导轨3安装在机座2上，且滑动件5可沿机座2在X方向上沿导轨3移动。托盘更换设备4被设置在导轨3远离主轴9的一端上，并通过运载臂11横向固定在机座2上。电机13，其用于在X-Y工作平面中旋转更换装置15至180°用于更换托盘，该电机13直接安装在更换装置15的载体板上。
如果固定至更换托盘上的工件，而不是被固定在第一托盘7上的工件将被工作主轴加工，则第一滑动件5沿第一导轨3朝向托盘更换设备4移动，直到达到交换位置，其中圆形台6和托盘载体12之间的距离和位置被设置为使得托盘更换设备4的更换装置15既可以接合第一托盘7也可以接合更换托盘。然后，通过提高更换装置15，围绕平行于Z轴方向的轴向旋转更换装置15并降低更换装置15，该第一托盘7被更换托盘替换。然后滑动件5沿导轨3向着主轴9移动，连同位于转台6上的更换托盘，这样可以对更换托盘上夹着的工件进行无阻碍的加工。
图2和图3更详细的显示了在上述机床上的托盘更换程序的两个阶段。
图2显示了一个阶段，其中更换装置15的爪元件14接合接收元件16，包括第一托盘7和一个第二托盘8(更换托盘)。为了这个目的，圆形台6和托盘载体12位于在更换位置中，也就是说，在一个相对于彼此的预定义的方位和距离。
之后，第一托盘7通过更换装置15与第二托盘8交换，也就是说，第二托盘8现在置于圆形台6上而不是在第一托盘7上。这通过使更换装置15关于轴D提升和旋转，该轴D平行于Z轴方向定位。然后，更换装置15在Z轴方向上再次被降低，以释放第一托盘7和第二托盘8的爪元件14和相应的接收元件16之间的有效连接。接着，更换装置15再次绕其转动轴D转动到一个起始位置，以达到在图3所示的阶段。之后，滑动件5可自托盘更换设备沿导轨3移动离开，以便确保连接至第二托盘8的工件的顺畅加工。
发明人已经认识到更换装置15的尺寸在图2和3中显示的机床中在XY平面内是比较大的。这个缺点特别归因于这样的事实：电动驱动器13被集成到更换装置15自身中，该电动驱动器13是必要的，以便在XY平面中关于旋转轴D转动更换装置15。其结果是，在图3显示的托盘更换过程的阶段中(也就是说在更换位置)，仅可能在有限的程度上根据需要相对于更换装置15移动圆形台6，特别是以工件台的平面为轴，这是在旋转的圆形台用于5-轴加工时的基本要求。不利的是，在圆形台6可以旋转或枢转之前，滑动件5首先必须沿托盘更换设备4的导轨3向工作主轴移动，与工件台一起移动。然而，这需要时间并减少机床的可用工作空间。
发明内容
本发明的目的是提供一种托盘更换设备和一种包括托盘更换设备的机床，利用它们可以克服上述问题。
根据本发明的第一方面，根据本发明的用于更换机床上的托盘更换设备包括更换装置，旋转驱动装置，和升降装置，其中该更换装置包括用于可释放地将托盘更换设备连接至托盘的连接元件，该旋转驱动装置用于转动包括在一个工作平面上的连接元件的更换装置，该升降装置用于升高和降低该更换装置以及因此升高和降低工作区内的工作平面。根据本发明，旋转驱动装置布置于工作区外。
由于旋转驱动装置位于工作区以外，因此该更换装置可以更紧凑地配置。还有可能旋转和枢转工件台，托板之一安装在该工件台上而没有限制，即使转台非常接近更换装置。
由于根据本发明旋转驱动装置的位置在工作区之外，它还能更好地防止在机床的操作期间积累的污垢和水。
本发明的另一优点是，在根据本发明的结构中，所述更换装置可独立于旋转壁移动，该旋转壁将工作区从用于托盘的准备空间隔离，特别是因为没有电缆必须被设置通过旋转壁，以便提供位于如在现有技术中的具有电源的更换装置中的驱动。
优选的是，旋转驱动装置和升降装置被固定在工作区外，特别是工作区下面。在本文中，术语“工作区”具体是指一定的空间，该空间是托盘更换设备所需要的，以便进行一个托盘更换过程。这包括在X-Y工作平面内的旋转移动和在Z轴方向上更换装置的升降路径。在另一种意义上，机床需要对于工件加工的整个工作区以便加工夹紧在旋转台上的工件，也就是说，用于移动转台和工作主轴的空间，可能还优选另外地被术语“工作区”中包含/覆盖起来。
在一个特别有利的实施例中，旋转驱动装置和升降装置定位为使得更换装置可以向下“缩回”从工作平面退出，就是说该更换装置的主要部件在构造的尺寸方面，甚至整个更换装置，可移动出工件台和更换托盘之间的空间之外，在机座上的水平的正常位置中的工件台的下表面限定的平面之下。
根据本发明的另一方面，用于更换机床上的托盘的根据本发明的托盘更换设备包括更换装置、用于转动该更换装置的旋转驱动装置和升降装置，其中该更换装置包括用于可释放地将托盘更换设备连接至托盘的连接元件，该旋转驱动装置包括连接元件，该升降装置用于升高和降低该更换装置。根据本发明，该升降装置与该更换装置可旋转地接合，且旋转驱动装置驱动该升降装置。在本文中，来自旋转驱动装置的驱动转矩经过该提升装置被传送至该更换装置。
这种配置的一个特别的优点是，没有两个用于升降装置和旋转驱动装置的旋转柱，而是仅设置了一个，且这使得该托盘更换设备的结构更简单且更紧凑。特别是在与升降装置和旋转驱动装置在工作区之下的排列相连接时，这样的配置带来主要构造上的优点：重心向下的移动，并且托盘更换设备可以简单的方式安装在机床上，该升降装置和驱动装置优选设置在机座的上平面下方，任选甚至部分在机座的下平面之下。
在按照本发明的一个构造上特别有利的实施例中，一个正齿轮被安装到旋转柱的外部，并且旋转驱动装置包括与该正齿轮啮合的小齿轮。该有效连接被配置为使得在小齿轮旋转时(作为旋转驱动装置的电动马达或液压***的结果)正齿轮转动，因此该旋转柱围绕其纵轴旋转。以这种方式，驱动装置和升降装置可以紧凑和高效的方式彼此结合。
该旋转驱动装置例如可以包括一个伺服电机，使得复杂的液压驱动装置对于旋转更换装置为多余的。
有利的是，小齿轮与正齿轮在旋转柱的升高和降低期间连续地有效连接。在这种方式中，有可能在任何中间位置(甚至在旋转柱的提升过程中)转动更换装置。在本文中，小齿轮的长度可以是例如大于旋转柱的最大提升高度。
该升降装置可以包括一个加压介质缸，它在旋转柱下面与旋转柱同轴定位。在这种方式中，加压介质缸(用于加压的流体等)的终端可长距离地向下移动进入机座中或在机座下，并且这使得连接更容易，因为在机床的该区域中比机床的上部区域通常有更多的可用空间。
该旋转柱有利地包括一个上部和一个下部，且正齿轮在该下部被固定至旋转柱，且旋转柱的上部的直径大于旋转柱的下部的直径。以这种方式，一方面可以节省重量(作为旋转柱的下部小直径的结果，旋转柱的该部分每单位长度的重量比旋转柱的上部轻)，另一方面可以确保足够精确地引导旋转柱(旋转柱在上部区域中的大直径使得能精确引导旋转柱)。
有利的是，旋转柱的上部的直径制成为小于正齿轮的直径，用于引导旋转柱的上部的引导结构包括一个止动件，在旋转柱位于最大提升位置时，或者略高于最大提升位置时，该正齿轮的上表面撞至该止动件(或者连接至该正齿轮的滑动层撞至该止动件，这样正齿轮本身可以毫无困难地在撞击过程中旋转)。以这种方式，可以机械地限定最大提升边界，且作为结果该升降装置的电子控制***可被简化。一个适当的冲击传感器可以任选地设置在该止动件上，并且检测冲击。另外，这确保了最大提升边界不是偶然地被超出。另外，可以设置一个止动件，在旋转柱在最小提升位置或稍低于该最小提升位置时正齿轮(或与其连接的滑动层)撞至该止动件的下表面。在这种情况下也任选设置冲击传感器。
在根据本发明的一个实施例中，该更换装置包括：一个纵向元件，第一连接元件，和第二连接元件，该纵向元件在工作平面内延伸，并且可在工作平面内通过围绕其纵轴转动旋转柱而旋转，该第一连接元件被设置于该纵向元件的第一末端上用于夹持第一托盘，并沿第一方向在工作平面内延伸远离纵向元件，且第二连接元件被设置于该纵向元件的第二末端用于夹持第二托盘(更换托盘)并在工作平面内在第二方向上延伸远离纵向元件，该第二方向与该第一方向相反。
有利的是，第一连接元件和第二连接元件可各包括分别在第一方向或第二方向延伸离开纵向元件的相应末端的第一部分，且每一个都包括邻近对应的第一部分并在一方向上从第一部分延伸离开的第二部分，其平行于纵向元件的纵向方向延伸(至少基本上)。可形成第一连接元件的第二部分，以便接合第一托盘，并形成第二连接元件的第二部分以接合第二托盘。这种类型的更换装置的结构优点在下文结合根据本发明的机床的描述进行说明。
在一种有利的构造中，该更换装置是可关于垂直轴(Z轴方向)水平地在更换位置和起始位置之间来回移动，在该更换位置纵向元件采用第一方位，且第一连接元件可接合第一托盘，第二连接元件可以接合第二托盘，而在起始位置，纵向元件采取相对于该第一位置旋转的第二方位。在这种情况下，在起始位置确保了最大的圆形台的移动自由度。
在第一托盘和在第二托盘(夹持位置)的接合和该接合的释放可以是例如通过在更换装置位于更换位置时在Z轴方向上升降更换装置来进行。
在这方面，特别有利的是在纵向元件从更换位置到起始位置之前和之后在Z轴方向上将更换位置设置为从更换位置通过升降装置被降低。这样，该更换装置可以被完全移出工作区，特别是移出托盘之间的空间。
然而，本发明并不限于这种类型的实施例，并且还可包括其他实施例，其中所述更换装置设置为移动至起始位置，其优选构成通过在X-Y平面内的90°旋转进行定位，在托盘被释放后在任何所需的中间位置在Z轴方向上(也就是说在Z轴方向上更换装置没有最大降低值)。
本发明还包括一种机床，其包括运载第一托盘的工件台，和托盘更换设备，该托盘更换设备包括用于接收更换托盘的托盘载体并且其被设置为用于在工件台上将该更换托盘更换为第一托盘。该情况下，工件台可在导轨上移动，这些导轨被设置在机座上。旋转驱动装置和升降装置可设置在机座的上平面以下或侧向地安装在机座上。在此情况下，托盘更换设备的外壳可以连接到机座的前端的接收结构上或者侧向固定在机座上，且旋转驱动装置和升降装置集成至该外壳中。
在根据本发明的机床的一个具体结构中，工件台成为枢转圆形台，其工作表面可以沿着Y轴方向上定向的旋转轴转动用于工件的5-轴加工，该工具被夹紧在工件台的工作表面上。在该情况下，枢转圆形台和托盘载体可相对于彼此以这样的方式移动：枢转圆形台和托盘载体之间的距离被调整为使得更换装置可以到达至第一托盘并在更换位置(接合位置)到达至第二托盘。该情况下，该更换装置，枢转圆形台和托盘被相对于彼此设定尺寸并定位以使得第一托盘和/或更换托盘可以旋转和/或枢转而不碰撞更换装置，如果它是在上述的起始位置。
例如，在更换位置枢转圆形台和托盘彼此以这样一种方式定位：第一托盘的中心和第二托盘的中心分别从与旋转柱的旋转轴相交的轴线等距离定位且该旋转柱平行于工件台的移动方向延伸。这使得能够在机床的边缘上设置托盘载体，最大化用于枢转圆形台的可用工作空间并简化使用者使用托盘载体的操作。
在这种类型下，更换装置的上述结构是特别有利的，因为尽管第一托盘和第二托盘相对于旋转柱的旋转轴相互抵消，但连接元件的第二部分的每一个总是平行于工件台的移动方向接合至第一/第二托盘，且由于静力学的原因这是特别有利的，特别是如果第一/第二托盘的相应的结合装置被相对于托盘的中心中心地设置于托盘的边缘上，其中连接元件的第二部分接合至该结合位置。
纵向元件可以以这样一种方式设置：当枢转圆形台在纵向元件的起始位置转动时，枢转转台的下表面和纵向元件的区域之间的最小距离小于第一连接元件的第一部分的第一末端和第二末端之间的距离或小于第二连接元件的第一部分的第一末端和第二末端之间的距离，其中纵向元件位于第一连接元件和第二连接元件之间。换言之，枢转转台的下表面可最终在一个区域中比在枢转转台的下表面的其他区域中时降低，其中该区域在枢转转台转动时与第一连接元件和第二连接元件之间的纵向元件的区域相对，因为对于在该区域中旋转比在更换装置的区域中有更多的可用空间，其中，第一连接元件或第二连接元件从纵向元件朝向枢转转台突出。
更换装置的外形可以被设置为使得枢转圆形台的转动过程中，在纵向元件在起始位置时，和当枢转圆形台的下表面和纵向元件之间的距离在纵向元件在第一连接元件和第二连接元件之间的区域中是最小时，更换装置的至少部分的侧向外形大致对应于枢转转台的下表面的外形。换言之，枢转圆形台的下表面合适地适合于更换装置的侧向轮廓，以这样一种方式，枢转圆形台转动过程中，枢转圆形台和更换装置之间的空间被最佳地使用(被枢转圆形台填充)。
升降装置可包括一个引导结构，该引导结构在更换装置直接下方的区域引导旋转柱，该引导结构被斜切或包括朝向枢转圆形台上的凹部，以这样的方式进行：从朝向更换装置的末端起始的引导结构，向下朝枢转圆形台加宽，该枢转圆形台在转动过程中能够移动通过斜切的区域或凹部。这样，用于转动的其他空间可以用于枢转圆形台，通过引导结构对旋转柱的引导的质量不会有显著减损，因为在其他任何一侧上没有设置斜切处/凹部，且这对于高质量的指导是足够的。
在枢转圆形台和更换装置之间的协作(在该枢转圆形台和更换装置中没有碰撞，不管该枢转圆形台在该更换装置的起始位置处旋转)在上述实施例中描述的优点同样适用于托盘载体和更换装置之间的协作，只要托盘载体制成可绕Y轴方向旋转，且这可为有利的，例如能容易地用工件装配该托盘载体。
附图说明
本发明的其他优点将使用优选实施例在下文参考附图更详细地进行解释，其中：
图1是包括托盘更换设备的传统机床的示意性主视图；
图2是传统机床上的托盘更换过程的第一阶段的示意图；
图3是传统机床上的托盘更换过程的第二阶段的示意图；
图4是根据本发明的一个实施例的托盘更换设备的示意性截面图；
图5是根据本发明的一个实施例的托盘更换设备的示意性截面图；
图6是根据本发明的机床的包括托盘更换设备的一部分在托盘更换过程的第一阶段中的示意图；
图7是根据本发明的机床的包括托盘更换设备的一部分在托盘更换过程的第二阶段中的示意图；
图8是根据本发明的机床的部分在托盘更换过程的第一阶段中的示意性俯视图；
图9是根据本发明的机床在枢转圆形台过程中的示意性俯视图；
图10是根据本发明的机床的一部分在托盘更换过程的第一阶段中的示意性俯视图；
图11是根据本发明的更换装置的示意性俯视图。
在附图中，用相同的参考标号表示相同或相互对应的区域，组件或部件组。
具体实施方式
图4是根据本发明的一个实施例的托盘更换设备40的示意性横截面图。该托盘更换设备40包括：用于可释放地将该托盘更换设备40连接至托盘的更换装置15；连接到更换装置15的旋转柱17，该更换装置15可在工作平面18内通过围绕其纵轴A转动旋转柱17进行旋转；旋转驱动装置19，其与旋转柱17有效连接并且通过该连接旋转柱17可绕其纵轴A旋转；以及用于升高和降低旋转柱17的升降装置20，以此升高和降低更换装置15，从而升高和降低工作区21内的工作平面18。该旋转驱动装置19和升降装置20位于工作区21之外。
由于旋转驱动装置19和升降装置20位于工作区21以外，所述更换装置可以做得紧凑，而这反过来又意味着能够移动该机床的圆形台，其中包括待加工的工件的托盘放置于该圆形台上，不受限制地，特别是对其旋转和枢转，在该过程中即使圆形台本身非常近地靠近更换装置15其也不会碰撞更换装置15，作为对于在例如更换位置的情况，位于圆形台上的托盘位于该位置，该托盘被另一个位于托盘载体上的托盘替换。
优选地，旋转驱动装置19和升降装置20位于工作区21之下。或者，有可能横向地或者在工作区21之上设置旋转驱动装置19和升降装置20。在本文中，工作区具体是指一定空间，托盘更换设备40需要该空间用于进行托盘更换过程。
从图4中可以看出，在旋转柱17通过升降装置向上或向下移动时更换装置15的工作平面18向上(18')和向下(18”)移动。在此情况下，位置18'对应与升高托盘(与托盘7、8接合的更换装置15；不与枢转转台6和托盘载体12接合的托盘7，8)，位置18对应于降低托板(更换装置15与托盘7，8接合；托盘7，8与枢转转台6和托盘载体12接合)，且位置18”对应于缩回离开托盘之间的空间(更换装置15不与托盘7，8接合；托盘7，8与枢转转台6和托盘载体12接合)。在本实施例中，升降装置20是液压控制元件且旋转驱动装置19作为伺服电机的形式。然而，旋转驱动装置19和升降装置20也可以均被配置为电动或液压单元。
从图5的实施例可以看出，一个正齿轮22可以连接到旋转柱17的外侧，且旋转驱动装置19可包括与正齿轮22啮合的小齿轮23。当小齿轮23被旋转驱动装置19驱动旋转时，正齿轮22和旋转柱17围绕其纵轴A旋转。以这种方式，旋转驱动装置19和升降装置20彼此可以紧凑的方式组合，而不容易出现故障。在本实施例中，该小齿轮由伺服电机31驱动，该伺服电机31位于小齿轮23下方，并经端子34供给电力。因为有伺服驱动器31，因此在根据本发明的设备中可以根据需要选择起始位置，并且这形成了对于液压驱动器的主要优势。该升降装置20包括一个起重缸32，该起重缸32被设置在旋转柱17下面并与之同轴，并能够升高和降低旋转柱17。为了这个目的，经对应的流体管线33向起重缸32供给压缩的流体。以这种方式，起重缸32的流体管线33(用于压缩的流体等)可以长距离向下移动至机座中或至机座2之下，这使得更容易连接流体管线33，因为用于该目的在机床10的该区域通常比机床10的上部区域有更多的可用空间。
在图5所示的实施例中，小齿轮23的长度L大于旋转柱17的最大提升高度H。在这种方式中，小齿轮23在旋转柱17的升高和降低过程中以不间断的方式与正齿轮22有效连接。在如图5所示的阶段中，正齿轮22与小齿轮23最上部有效连接(这个位置可用于允许更换装置15能结合于托盘7，8中)。如果旋转柱17自该阶段最大程度地降低，则正齿轮22将与小齿轮23的最低部有效连接，如标号35所表示的(这个位置可以用于更换装置15释放托盘7，8并因此使更换装置15在夹紧位置和起始位置之间旋转)。因此，有可能在任何升高和降低阶段使旋转柱17围绕其纵轴A旋转，并且这使得更换装置15能非常灵活地工作，即使有不同的托盘尺寸。或者，旋转驱动装置19可结合至升降装置20以这样方式：它与旋转柱17一起向上移动和向下移动。在这种情况下，小齿轮23的长度可最终为较小的。在本实施例中，旋转驱动装置19和升降装置20位于机座之下，且托盘更换设备安装于该机座上。
旋转柱17有利地包括一个上部50和一个下部，正齿轮22在下部被固定至旋转柱17，且旋转柱17的上部的直径D50大于(非恒定)旋转柱17的下部的直径D51。以这种方式，一方面重量可以节省重量(因为旋转柱17的下部的较小的直径D51，旋转柱17的该部分在每单位长度上比旋转柱17的上部D50轻)，且另一方面，确保了旋转柱17的足够精确的导引(旋转柱17在上部区域50的大直径D50使得旋转柱17能够在Z轴方向上精确导引，很少出现在X-Y方向(旋转柱17的上部区域50的高的机械刚性的)。
有利的是，旋转柱17的上部50的直径D50制成为小于正齿轮22的直径D22，其中用于引导的旋转柱17的上部50的引导结构53包括一止动件54，其中在旋转柱17位于最大提升位置时，或者略高于最大提升位置时，正齿轮22的上表面55撞至该止动件54(或者连接至该正齿轮22的滑动层撞至该止动件54，这样正齿轮22本身可以在撞击过程中毫无困难地旋转)。以这种方式，可以机械地限定最大提升边界，且作为结果升降装置20的电子控制***可被简化。一个适当的冲击传感器(未显示)可以设置在该止动件54上，并且检测正齿轮22的冲击。另外，这确保了不会偶然地超出最大提升边界。另外，可以设置一个止动件56，在旋转柱17在最小提升位置或稍低于该最小提升位置时正齿轮22(或与其连接的滑动层)撞至该止动件57的下表面。在这种情况下也任选设置冲击传感器。
图6至9通过实例的方式显示了如何将图4和5中显示的托盘更换设备40集成至机床中。在图6至9中显示的机床10包括：根据本发明实施例的托盘更换设备40；用于接收第一托盘7的圆形台6；用于接收第二托盘8(更换托盘)的托盘载体12；和导轨3，枢转圆形台6和托盘载体12相对于彼此沿着该导轨3移动。枢转圆形台6和托盘载体12被具体设置与更换位置(如图图6，7，8和9所示)，且在该位置枢转圆形台6和托盘载体之间的距离设置为使得在夹持位置(参照图6，7和8)，更换装置15可以接合至第一托盘7和第二托盘8。图7显示在接合至第一托盘7和第二托盘8(在该阶段更换装置15可以在第一托盘7之下旋转并进入第二托盘8)之前在更换位置的更换装置15，并且图6显示在接合至第一托盘7和第二托盘8期间在更换位置的更换装置15。从而实现与第一托盘7和第二托盘8的接合，从如图7所示的阶段开始，升降装置20被控制为使得旋转柱17向上移动(图6)。随后，在这样一种方式中，更换装置15围绕轴线A旋转(通过180°)。随后，升降装置20被控制为使得旋转柱17向下移动，并且作为结果托盘7，8被放回到(周围其他方式)在转台6和托盘载体12(类似于图7)上。
图6和7显示旋转驱动电机19被定位在机座2的平面下方。它由托盘更换设备壳体39运载，该托盘更换设备外壳39被连接到机台的前端。
如图8和9所示，根据本发明的一个实施例，更换装置15包括纵向元件24，该纵向元件24在工作平面18内延伸，并且可在工作平面18内通过转动旋转柱17围绕其纵轴A旋转，用于夹持第一托盘7的第一连接元件(爪部件26)被设置于纵向元件24的第一末端25上，并从纵向元件24在工作平面18内沿着第一方向Y1延伸离开，且用于夹持第二托盘8第二连接元件(爪元件28)设置于纵向元件24的第二末端27上，并工作平面18内从纵向元件24沿第二方向Y2延伸离开，其与第一方向Y1相反。纵向元件24的长度29与纵向元件24的宽度30的比优选在3.5至1.5的范围内。根据该比例的更换装置15的形状还有助于能够自由转动圆形台6，即使它是位于更换位置，具有托盘更换设备40的托盘载体12，如在下面的描述。
因此，为保证枢转圆形台6的最大可移动性，在本实施例中更换装置15可在更换位置和起始位置之间来回移动(夹持位置)(参见图8)，在该更换位置纵向元件24采取第一方位(约平行于X轴方向)，第一爪元件26可接合至第一托盘7且第二爪元件28可接合至第二托盘8，在该起始位置(参见图9)纵向元件24采取垂直与第一方位的第二方位(大致平行于Y轴方向)，且第一爪元件26和第二爪元件28释放相应的板7，8。用于此目的，更换装置15初始从图5中的位置22通过升降装置20向下移动。在到达最低位置35(参照图5)后，纵向元件24随后旋转经过90°到达起始位置。这是可能的，特别是因为旋转柱和升降柱相互结合且包括传输的驱动装置设置于托盘更换设备的工作区外。在这种情况下在起始位置时确保了圆形台6的最大移动自由度，在图9中可以看出：在图9中，圆形台6在X-Z平面内在更换位置枢转，而不会与更换装置15碰撞。因此，在每个托盘交换过程之后更换装置15可以有利地被移动到起始位置，随即，可以开始对枢转圆形台6上的工具进行加工，而不必出于此目的水平替换它。
在图6至9中公开实施例中，旋转驱动装置19和升降装置20位于机座2的上平面之下。或者，旋转驱动装置19和升降装置20也可设置于机座2的侧面。另外，在图6至9中公开的实施例中，托盘更换设备40刚性地连接到机座2。然而，可替换地，托盘更换设备40可以被设置为可沿床座上的导轨移位。
如图10和图11所示，第一连接元件(爪元件)26和第二连接元件(爪元件)28可以有利地每一个包括分别沿第一方向Y1或第二方向Y2延伸远离纵向元件24的对应末端25、27的第一部分60，且每个包括第二部分61，该第二部分邻近相应的第一部分60并沿方向X1，X2从其向外延伸，其平行于纵向元件24的纵向方向延伸(在本文中，涉及纵向元件24的起始位置的方向，通过与图8对比(更换位置))。可以形成第一连接元件26的第二部分61，以便接合至第一托盘6，并可以形成第二连接元件28的第二部分61'以便接合至第二托盘8(反之亦然)。在下面结合对于根据本发明的机床10的描述阐述该类型的更换装置15的结构的优点。
例如，枢转圆形台6和托盘载体12相对于彼此在更换位置以一定方式定位以使第一托盘6的中心Z1和第二托盘8的中心Z2各自与轴AA等距离定位，该轴AA与旋转柱17的旋转轴A相交且其平行于枢转圆形台6的移动方向X延伸。这使得能够在机床10的边缘区域中根据Y方向设置托盘载体12，使得用于枢转圆形台6的可用工作区最大化并使得对使用者访问托盘载体12简化。
在这种类型的情况下，更换装置15的上述结构是特别有利的，因为，尽管第一托盘6和第二托盘8相对于旋转柱17的旋转轴A的相互抵消，但连接元件26，28的第二部分61，61'的每一个总是平行于工件台6的移动方向X接合至第一/第二托盘6，8，且由于静力学的原因这是特别有利的，特别是如果第一/第二托盘6，8的相应的结合装置62(参见图9)被相对于托盘6，8的中心Z1，Z2中心地设置于托盘6，8的边缘上，其中连接元件26，28的第二部分61，61'接合至该位置。
纵向元件24可以以这样的方式设置：当枢转圆形台6在纵向元件24的起始位置转动时，枢转转台6的下表面63和纵向元件24的区域64之间的最小距离Dmin小于第一连接元件26的第一部分61的第一末端65和第二末端66之间的距离或小于用于第二连接元件28的对应距离，其中纵向元件24位于第一连接元件26和第二连接元件28之间。换言之，枢转转台6的下表面63可最终在一个区域67中比在枢转转台6的下表面63的其他区域中时降低，其中该区域67在枢转转台6转动时与第一连接元件26和第二连接元件28之间的纵向元件24的区域64相对，因为对于在该区域64中旋转比在更换装置15的区域68中有更多的可用空间，其中，第一连接元件26或第二连接元件68从纵向元件24朝向枢转转台6突出。
更换装置15的轮廓可以被设置为使得枢转圆形台6的转动过程中，在纵向元件24在起始位置时，和当枢转圆形台6的下表面和纵向元件24之间的距离在纵向元件24在第一连接元件26和第二连接元件28之间的区域64中是最小时(即对应于Dmin)，更换装置15的至少部分的侧向轮廓大致对应于枢转转台6的下表面63的轮廓。换言之，枢转圆形台6的下表面63合适地适用于更换装置15的侧向轮廓，以这样一种方式，枢转圆形台6转动过程中，枢转圆形台6和更换装置之间的空间69被最佳的使用(被枢转圆形台6填充)。
升降装置20可包括一个引导结构70，该引导结构70在更换装置15直接下方的区域引导旋转柱17，该引导结构70被斜切或包括朝向枢转圆形台6上的凹部71，以这样的方式进行：从朝向更换装置15的末端起始的引导结构70，向下朝枢转圆形台6加宽，该枢转圆形台6在转动过程中能够移动通过斜切的区域或凹部71。在这种方式中，用于转动的额外的空间可以用于枢转圆形台6，通过引导结构70对旋转柱17的引导的质量不会有显著减损，因为在其他任何一侧上没有设置斜切处/凹部，且这对于高质量的指导70是足够的。
如果托盘载体12同样是可枢转转台的形式，则在该情况下上述内容也同样适用。

Claims (18)

1.一种机床(10)，其特征在于，包括运载第一托盘(7)的工件台(6)和托盘更换设备(40)，该托盘更换设备(40)包括用于接收第二托盘(8)的托盘载体(12)，该托盘更换设备(40)包括：
更换装置(15)；
旋转驱动装置(19)，用于在工作平面(18)内旋转包括连接元件的所述更换装置(15)；
升降装置(20)，用于在工作区(21)内升高和降低所述更换装置(15)因此能升高和降低所述工作平面(18)，
其中所述旋转驱动装置(19)设置于所述工作区(21)之外，
其特征在于，
所述更换装置(15)包括纵向元件(24)，所述纵向元件(24)在工作平面(18)内延伸，并且所述纵向元件(24)可在工作平面(18)内围绕所述旋转柱(17)的纵轴(A)转动，且其中第一连接元件(26)被设置于所述纵向元件(24)的第一末端上用于夹持第一托盘(7)，并在所述工作平面(18)内沿第一方向(Y1)延伸远离所述纵向元件(24)，且其中第二连接元件(28)被设置于纵向元件(24)的第二末端(27)上用于夹持第二托盘(8)并在所述工作平面(18)内沿第二方向(Y2)延伸远离纵向元件(24)，所述第二方向与所述第一方向相反，以及
所述更换装置(15)可在更换位置和起始位置之间来回移动，在所述更换位置所述纵向元件(24)采取第一方位，且在所述更换位置所述第一连接元件(26)可接合第一托盘(7)，且第二连接元件(28)可接合第二托盘(8)，在起始位置，所述纵向元件(24)采取相对于第一方位围绕竖直轴转动的第二方位。
2.根据权利要求1所述的机床(10)，其特征在于，所述旋转驱动装置(19)和所述升降装置(20)的至少一部分安装于所述工作区(21)之下。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的机床(10)，其特征在于，所述升降装置(20)可旋转地与所述更换装置(15)结合并且所述旋转驱动装置(19)使所述升降装置(20)旋转。
4.根据权利要求1所述的机床(10)，其特征在于，所述升降装置(20)包括旋转柱(17)，其中正齿轮(22)连接至所述旋转轴的外面，且所述旋转驱动装置(19)包括小齿轮(23)，所述小齿轮(23)以如下方式有效地连接至所述正齿轮(22)：在所述小齿轮(23)被所述旋转驱动装置(19)驱动旋转时，所述正齿轮(22)转动和所述旋转柱(17)围绕其纵轴(A)旋转。
5.根据权利要求4所述的机床(10)，其特征在于，所述升降装置(20)包括加压介质缸，该加压介质缸在旋转柱(17)之下并与所述旋转柱(17)同轴定向。
6.根据权利要求4或5所述的机床(10)，其特征在于，在每个升降位置所述小齿轮(23)与所述正齿轮(22)啮合。
7.根据权利要求4所述的机床(10)，其特征在于，所述小齿轮(23)的长度(L)大于旋转柱(17)的最大提升高度(H)。
8.根据权利要求4所述的机床(10)，其特征在于，所述旋转柱(17)包括上部(50)和下部，所述正齿轮(22)在所述下部固定至所述旋转柱(17)且所述旋转柱(17)的上部(50)的直径(D50)大于所述旋转柱(17)的下部的直径(D51)。
9.根据权利要求8所述的机床(10)，其特征在于，所述旋转柱(17)的上部(50)的直径(D50)制成为小于所述正齿轮(22)的直径(D22)，且其中用于引导所述旋转柱(17)的上部(50)的引导结构(53)包括止动件(54)，其中所述正齿轮(22)的上表面(55)在旋转柱(17)位于最大提升位置或略高于最大提升位置时撞至该止动件。
10.根据权利要求1所述的机床(10)，其特征在于，所述旋转驱动装置(19)包括伺服电机(34)，且所述伺服电机(34)的纵轴与所述旋转柱平行设置。
11.根据权利要求1所述的机床(10)，其特征在于，所述更换装置(15)设置为在纵向元件(24)自所述更换位置旋转至所述起始位置之前或之后通过所述升降装置从所述更换装置在Z轴方向上被降低。
12.根据权利要求1或11中任一项所述的机床(10)，其特征在于，所述第一连接元件(26)和所述第二连接元件(28)各包括分别沿第一方向(Y1)或第二方向(Y2)延伸远离纵向元件(24)的第一部分(60)，且每个包括第二部分(61)，所述第二部分(61)邻近对应的第一部分(60)并沿一方向从所述第一部分(60)向外延伸，所述第二部分(61)至少基本平行于所述纵向元件(24)的纵向方向延伸，形成所述第一连接元件(26)的第二部分(61)以接合第一托盘(7)，并形成所述第二连接元件(28)的第二部分(61')以接合第二托盘(8)。
13.根据权利要求1所述的机床(10)，其特征在于，
其中所述工件台具有枢转圆形台(6)的形式，
其中所述枢转圆形台(6)和托盘载体(12)可相对于彼此移动至更换位置，在所述更换位置所述枢转圆形台(6)和托盘载体(12)之间的距离被调节为使得所述更换装置(15)可接合所述第一托盘(7)和所述第二托盘(8)，且
其中所述更换装置(15)，所述枢转圆形台和所述托盘被设计尺寸并定位为使得所述第一托盘(7)和/或所述更换托盘(8)可在其位于起始位置时被旋转和/或枢转而不会撞击所述更换装置(15)。
14.根据权利要求13所述的机床(10)，其特征在于，所述第一托盘(7)的中心(Z1)和所述第二托盘(8)的中心(Z2)每个从与所述旋转柱(17)的旋转轴(A)相交的轴(AA)等距离隔开且所述轴(AA)平行于工件台(6)的移动方向(X)延伸。
15.根据权利要求13或14所述的机床(10)，其特征在于，所述纵向元件(24)设置为使得在所述枢转圆形台(6)在纵向元件(24)的起始位置枢转时，所述枢转圆形台(6)的下表面(63)和纵向元件(24)在所述第一连接元件(26)和所述第二连接元件(28)之间的区域(64)之间的最小距离(Dmin)小于所述第一连接元件的第一部分的第一末端(65)和第二末端(66)之间的距离(D)，或者小于所述第二连接元件(28)的第一部分的第一末端和第二末端之间的距离。
16.根据权利要求15所述的机床(10)，其特征在于，
所述更换装置(15)的外形设置为使得在所述枢转圆形台(6)的枢转过程中，在纵向元件(24)在起始位置时且当所述枢转圆形台(6)的下表面(63)和纵向元件(24)之间的距离在所述纵向元件(24)在所述第一连接元件(26)和第二连接元件(28)之间的区域中为最小(Dmin)时，更换装置的至少部分的侧向外形大致对应于所述更换装置(15)的侧向外形的至少一部分基本对应于所述枢转圆形台(6)的下表面(63)的外形。
17.根据权利要求13所述的机床(10)，其特征在于，
所述升降装置(20)包括引导结构(70)，该引导结构(70)在所述更换装置(15)直接下方的区域中引导所述旋转柱(17)，所述引导结构(70)被斜切或包括朝向所述枢转圆形台(6)的一侧上的凹部(71)，这样使得从朝向更换装置(15)的末端起始的引导结构(70)向下朝所述枢转圆形台(6)加宽，所述枢转圆形台(6)在枢转过程中能够移动通过所述斜切的区域或凹部(71)。
18.根据权利要求1所述的机床(10)，其特征在于，
包括机座(2)，
其中导轨(3)设置于所述机座(2)上，且所述旋转驱动装置(19)和所述升降装置(20)横向地设置于所述机座上和/或在所述机座(2)的平面之下。
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