CN113439007A - 加工块或板坯材料的机器的工具保持器单元，包括该单元的机器和加工块或板坯材料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于加工块或板坯材料(200)的机器(100)的工具保持器单元(10)，工具保持器单元(10)在机器(100)的工作平面(102)上方为可移动的，待加工的块或板坯材料(200)放置于工作平面(102)上；其中工具保持器单元(10)包括：主轴(12)，圆形刀片(11)可安装于主轴(12)上；和联接组件(61)，联接组件(61)用于将第二加工工具(28、128)可移除地联接至主轴(12)的前自由端(12a)，联接组件(61)包括：a)工具保持器(50)，工具保持器(50)与第二加工工具(28、128)相关联，b)至少一个机械联接装置(63)，至少一个机械联接装置(63)提供有抵接关系协作元件(58、68)以使工具保持器(50)和主轴(12)彼此旋转地为一体的，和c)磁性类型的工具保持器(50)的第一轴向锁定元件，第一轴向锁定元件配置成在平移和在基本轴向方向上将工具保持器(50)可移除地锁定于主轴(12)上，d)基本圆柱形柄杆(57a)，基本圆柱形柄杆(57a)延伸自工具保持器(50)的自由端；e)柄杆(57a)的基本圆柱形外壳底座(67a)，基本圆柱形外壳底座(67a)轴向地位于主轴(12)中，或如果存在的话位于工具保持器联接元件(60)中，工具保持器联接元件(60)与主轴(12)的前自由端(12a)相关联，和f)工具保持器(50)的至少一第二轴向锁定元件(70)，至少一第二轴向锁定元件(70)配置成在平移和在基本轴向方向上将工具保持器(50)可移除地锁定于主轴(12)中，轴向锁定元件(70)在径向方向上为可平移移动的，以将柄杆(57a)可移除地锁定于相应外壳底座(67a)中。

Description

加工块或板坯材料的机器的工具保持器单元，包括该单元的 机器和加工块或板坯材料的方法

技术领域

本发明涉及一种用于加工块或板坯材料的机器的工具保持器单元，特别地但非排外地，块或板坯材料为石材材料，诸如例如大理石和花岗石或非天然特性的类似材料。优选地，这些材料为板坯形式。

本发明还涉及一种包括此类工具保持器单元的用于加工块或板坯材料的机器，和一种用于加工块或板坯材料的方法，该方法可通过此类机器来实现。优选地，这些材料为板坯形式。

如本文所用，术语“加工”通常指示在材料件(块或板坯)所执行的任何操作，诸如切割、钻孔、铣削、修正、成形等。

背景技术

用于加工块或板坯材料和特别石材材料的机器基本上包括工作台、工具保持器单元、工具保持器单元的移置设备以及驱动和控制单元；该工作台限定了工作平面，待加工的块或板坯放置于该工作平面上；加工工具(例如圆形刀片或铣刀)与该工具保持器单元相关联；该驱动和控制单元配备有合适操作者界面。

在本描述和附属权利要求书中，术语“移置设备”用于指示配置成引起工具保持器单元的任何移动的设备，无论平移或旋转移动。

工具保持器单元具有连接至其的多个供应管线，例如电气管线或用于将冷却流体进给至加工工具的管线。移置设备安装于水平桥架上，该水平桥架置于壁或其它竖直支撑结构上。在其它可能实施例中，移置设备可连接至拟人机器人或连接至适合于该目的的其它类型的机器。

桥架在相应支撑结构上为可移动的，并且移置设备沿着桥架为可移动的。这样，移置设备和工具保持器单元可沿着彼此垂直的两个轴线X和Y平行于工作平面移动。继而，移置设备可使工具保持器单元沿着垂直于工作平面的另一移置方向Z移动。为沿着移置方向X和Y两者以及沿着倾斜方向执行加工操作，还可预见的是使工具保持器单元绕着轴线Z(在实践中，竖直轴线)旋转，以根据不同角度相对于加工工具布置待加工的材料件(块或板坯)。

材料件所经受的加工操作可包括通过圆形刀片切割该材料，以及将通过额外加工工具(诸如不同类型和尺寸的钻头和铣刀)来执行的其它种类的加工操作(钻孔、修正、成形等)。

一般来说，这些额外工具安装于合适工具保持器上，该工具保持器通过合适联接组件与前述机器的工具保持器单元(承载圆形刀片)相关联。

特别地，工具保持器单元包括圆形刀片安装其上的主轴，并且前述工具保持器(承载不同额外工具)可移除地联接至前述主轴的前自由端。

为此，在已知机器中，工具保持器单元特别地配有机械联接装置，该机械联接装置提供有抵接关系协作元件以使工具保持器和主轴彼此旋转地为一体的(例如，包括多个驱动桩和对应多个桩外壳底座)，并且提供有磁体，该磁体形成于工具保持器联接元件(与主轴相关联)中并且能够将工具保持器附连至联接元件。

这样，可能的是将不同额外工具(各自安装于相应工具保持器上)布置于合适存储装置中(例如，大体机架型)，该存储装置定位成靠近于机器；使得这些额外工具可根据加工操作(需在材料件上执行)从工具保持器单元进行迅速地组装/拆卸。

在用于加工块或板坯材料的近代机器中，已想到使前述工具保持器在工具保持器单元上的组装/拆卸操作自动化。

为此，必需的是以完美对准方式定位抵接关系协作元件，该抵接关系协作元件形成了前述机械联接装置(例如，桩相对于相应外壳底座)。

实现这种完美对准的特别有效方式公开于相同申请人名义的国际专利申请No.WO2013/008154中，该申请公开了工具保持器单元，其中联接组件包括具有北极性和南极性的多个磁体，这些磁体与主轴的前自由端和工具保持器的自由端相关联并且彼此适当地偏移。

由于这种配置，联接组件允许实现元件的有效自动自居中，这些元件构成了该联接组件，从而简化了用于定位和移动主轴的装置的结构，并且加速了工具保持器在工具保持器单元上的组装/拆卸操作。

近来并且由于生产和市场需求，越来越多地要求，工具保持器单元可允许(通过前述额外加工工具)材料相对于工作平面沿着横向方向的加工，从而生成相对于本额外工具的旋转轴线沿着横向方向的作用力。

这种加工类型的实例为材料的铣削操作，类似考虑还适用于这种类型的加工的一个例子是材料的铣削操作，相似考虑也适用于其它加工操作，其中应力相对于工具的旋转轴线沿着横向方向来施加。

申请人已发现，在这种类型的加工中(例如铣削加工)，生成了力，该力相对于额外工具的旋转轴线横向地起作用，该力在工具保持器和主轴(通常为锥形)之间的联接件上生成了倾斜力矩，该力矩倾向于使工具保持器和主轴的固定表面彼此分开。

申请人已观察到，利用由WO 2013/008154所公开的工具保持器单元，通常通过铣削操作所生成的力使得，仅磁体已能够抵消前述倾斜力矩并且确保工具保持器和主轴之间的正确联接。

然而，不可排除的是，出于各种原因，相对于工具的旋转轴线，工具保持器可需要耐受较高横向应力，甚至突然应力(例如，由于操作者的错误和/或磨损工具和/或材料的不连续性和/或定位期间的意外撞击，等等)。

事实上，申请人已发现，在沿着横向方向施加于工具上的较高应力的这些情形下，特别地在以渐进较大数值的工具在材料中的推进速度的加工操作中，工具保持器和主轴可首先稍微地彼此移动远离，从而引起离心旋转、振动和公差外加工，并且随着应力增加，甚至可发生工具保持器的完全分离。

明显地，出于经济原因(对于机器和对于所加工材料的损害)和尤其出于操作者安全的原因(鉴于相关于工具保持器单元的可能分离的风险，该工具保持器单元具有不可忽略重量，甚至在存在机器所配备的通常被动安全器具(例如，防碎屏障)的情况下)，该后者情形应避免。

发明内容

申请人已发现，WO 2013/008154所公开的用于加工块或板坯材料的机器的工具保持器单元可得到改善，该改善在前述机械加工(通过工作工具来执行，该工作工具具有与主轴相同的旋转轴线，或与之平行的旋转轴线)期间为特别有用的，其中应力相对于工具的旋转轴线沿着横向方向起作用，即，应力相对于工具的纵向轴线沿着径向方向来施加(例如，铣削、平整、切口加工等)。

因此，申请人已意识到改善WO 2013/008154所公开的工具保持器单元的可能性，并且更具体地，提供一种用于加工块或板坯材料的机器的工具保持器单元，一种并入此类单元的机器以及一种用于加工块或板坯材料的方法的可能性；该工具保持器单元、机器和方法允许加工类型的扩展，该加工类型可甚至在存在高应力(甚至突然应力)的情况下由相同额外工具来正确地和安全地执行，该应力相对于本额外工具的旋转轴线沿着横向方向起作用。

特别地，根据第一方面，本发明涉及根据权利要求1所述的用于加工块或板坯材料的机器的工具保持器单元。

更特别地，本发明涉及用于加工块或板坯材料的机器的工具保持器单元，所述工具保持器单元在所述机器的工作平面上方为可移动的，待加工的块或板坯材料放置于该工作平面上，其中该工具保持器单元包括：

-主轴，圆形刀片可安装于该主轴上，和

-联接组件，该联接组件用于将第二加工工具可移除地联接至主轴的前自由端，该联接组件包括：

a)工具保持器，该工具保持器与第二加工工具相关联；

b)至少一个机械联接装置，该至少一个机械联接装置提供有抵接关系协作元件以使工具保持器和主轴彼此旋转地为一体的；和

c)工具保持器的第一轴向锁定元件，该第一轴向锁定元件配置成在平移和在基本轴向方向上将所述工具保持器可移除地锁定于主轴上，所述第一轴向锁定元件包括固定工具保持器至主轴的磁性固定装置；

其特征在于，所述联接组件还包括：

d)基本圆柱形柄杆，该基本圆柱形柄杆延伸自工具保持器的所述自由端；

e)所述柄杆的基本圆柱形外壳底座，该基本圆柱形外壳底座轴向地位于所述主轴中，或如果存在的话位于工具保持器联接元件中，该工具保持器联接元件与主轴的前自由端相关联；和

f)工具保持器的至少一第二轴向锁定元件，该至少一第二轴向锁定元件配置成在平移和在基本轴向方向上将所述工具保持器可移除地锁定于主轴中，所述至少一第二轴向锁定元件在径向方向上为可平移移动的，以将所述柄杆可移除地锁定于相应外壳底座中。

有利地，本发明的工具保持器单元和特别其联接组件包括该工具保持器的第二轴向锁定元件，该第二轴向锁定元件在沿着相对于第二加工工具的旋转轴线的横向方向作用的任何高应力(甚至突然应力)的任何条件下介入，从而防止工具保持器在任何程度的横向应力下与主轴分离。

特别地，第二轴向锁定元件将工具保持器的柄杆可移除地锁定于相应外壳底座中，从而确保机器的有效主动安全条件。

特别地，本发明的工具保持器单元有利地允许防止工具保持器在所有这些操作条件下与主轴的脱离，第二加工工具在这些操作条件下必须耐受甚至较高横向应力，甚至突然应力(例如，由于操作者的错误和/或磨损工具和/或材料的不连续性和/或定位的意外撞击，等等)。

此外，第二轴向锁定元件可在完全自动化工具保持器更换周期中有利地沿着径向方向平移。

在其第二方面，本发明涉及根据权利要求22所述的用于加工块或板坯材料的机器。

特别地，本发明涉及用于加工块或板坯材料的机器，该机器包括工作平面和根据本发明的第一方面的工具保持器单元，待加工的块或板坯材料放置于该工作平面上。

优选地，用于加工块或板坯材料的本机器因此具有上文参考根据本发明的第一方面的工具保持器单元所讨论的所有结构和功能特征，并且因此具有从其所实现和本描述所公开的所有优点。

在其第三方面，本发明涉及根据权利要求26所述的用于加工块或板坯材料的方法。

特别地，本发明涉及用于加工块或板坯材料的方法，该方法包括以下步骤：

A)将块或板坯材料布置于工作平面上，

B)使工具保持器单元在工作平面上方移动，该工具保持器单元包括圆形刀片安装于其上的主轴，

C)通过所述圆形刀片对于所述块或板坯材料执行切割操作，

D)使工具保持器单元绕着基本平行于工作平面的轴线旋转，

E)通过联接组件将第二加工工具可移除地联接至工具保持器单元的主轴的前自由端，该联接组件包括：

a)工具保持器，该工具保持器与第二加工工具相关联；

b)至少一个机械联接装置，该至少一个机械联接装置提供有抵接关系协作元件以使工具保持器和主轴彼此旋转地为一体的；和

c)工具保持器的第一轴向锁定元件，该第一轴向锁定元件配置成在平移和在基本轴向方向上将所述工具保持器可移除地锁定于主轴上，所述第一轴向锁定元件包括固定工具保持器至主轴的磁性固定装置；

F)通过所述第二加工工具对于所述块或板坯材料执行额外加工，

该方法特征在于，联接组件还包括：

d)基本圆柱形柄杆，该基本圆柱形柄杆延伸自工具保持器的所述自由端；

e)所述柄杆的基本圆柱形外壳底座，该基本圆柱形外壳底座轴向地位于所述主轴中，或如果存在的话位于工具保持器联接元件中，该工具保持器联接元件与主轴的前自由端相关联；和

f)工具保持器的至少一第二轴向锁定元件，该至少一第二轴向锁定元件配置成在平移和在基本轴向方向上将所述工具保持器可移除地锁定于主轴中，所述至少一第二轴向锁定元件在径向方向上为可平移移动的，以将所述柄杆可移除地锁定于相应外壳底座中；

并且特征在于，所述步骤E)包括以下步骤：

E1)使主轴移动朝向工具保持器，

E2)以彼此对准的方式对联接组件的机械联接装置的抵接关系协作元件进行取向，

E3)将工具保持器的所述基本圆柱形柄杆***所述外壳底座中，所述外壳底座轴向地形成于主轴中或如果存在的话形成于工具保持器联接元件中，该工具保持器联接元件与主轴的前自由端相关联；

E4)通过所述第一轴向锁定元件使主轴或如果存在的话使关联于主轴的前自由端的工具保持器联接元件与工具保持器磁性地相关联；和

E5)使工具保持器的所述至少一第二轴向锁定元件在径向方向上平移以将联接组件的柄杆可移除地锁定于相应外壳底座中。

优选地，用于加工块或板坯材料的本方法通过上文所描述的根据本发明的第一方面的工具保持器单元来执行，从而具有本文以相应优点所描述的所有结构和功能特征。

特别地，本发明的方法有利地包括使工具保持器的第二轴向锁定元件在径向方向上平移以将第二加工工具的联接组件的柄杆可移除地锁定于相应外壳底座中。

工具保持器的第二轴向锁定元件在沿着相对于第二加工工具的旋转轴线的横向方向作用的任何高应力(甚至突然应力)的任何条件下介入，从而防止工具保持器在任何程度的横向应力下与主轴分离。

特别地，第二轴向锁定元件将工具保持器的柄杆可移除地锁定于相应外壳底座中，从而确保机器的有效主动安全条件。

特别地，本发明的方法有利地允许避免工具保持器在所有这些操作条件下与主轴的脱离，第二加工工具在这些操作条件下必须耐受较高横向应力，甚至突然应力(例如，由于操作者的错误和/或磨损工具和/或材料的不连续性和/或定位的意外撞击，等等)。

此外，第二轴向锁定元件可在完全自动化工具保持器更换周期中有利地在径向方向上平移。

在前述方面的至少一者中，本发明可具有下述优选特征的至少一者，这些特征根据需要可特别地彼此组合以满足特定应用需求。

在本发明的优选实施例中，工具保持器的所述至少一第二轴向锁定元件包括安装于所述柄杆中的至少一个锁定球，该至少一个锁定球根据命令在以下位置之间为可径向移动的：

-柄杆的收缩释放位置，其中所述至少一个锁定球未从柄杆突出，和

-柄杆的抽出锁定位置，其中所述至少一个锁定球从柄杆至少部分地突出并且至少部分地容纳于对应第一外壳底座中，该第一外壳底座形成于柄杆的所述基本圆柱形外壳底座中。

有利地，至少一个锁定球(其在收缩位置和抽出位置之间为基本径向可移动的)的使用允许实现工具保持器的第二轴向锁定元件的操作随着时间的可靠性特性。

优选地，所述工具保持器包括工具保持器的所述至少一第二轴向锁定元件的驱动元件，该驱动元件沿着工具保持器的轴向方向为可移动的并且配置成从工具保持器的外侧进行致动。

有利地，本驱动元件未影响工具保持器单元的径向尺寸，并且还有利地允许在完全自动化工具保持器更换周期中从外侧命令第二轴向锁定元件。

优选地，所述驱动元件包括驱动杆，该驱动杆在以下位置之间在轴向方向上可滑动地安装于所述工具保持器中：

-柄杆的第一锁定位置，其中驱动杆将所述至少一个锁定球推压于所述抽出位置，其中该锁定球从柄杆至少部分地突出；和

-柄杆的第二释放位置，其中所述至少一个锁定球处于所述收缩位置并且至少部分地容纳于所述驱动杆中所形成的相应第二外壳底座中。

优选地，驱动杆中所形成的锁定球的所述第二外壳底座形成于驱动杆的第一端部部分中。

优选地，所述驱动杆可滑动地安装于贯穿空腔中，该贯穿空腔居中地形成于所述工具保持器中。

有利地，驱动杆的前述优选特征的每一者允许以可靠、简单和直接方式操纵前述至少一个锁定球。

优选地，所述驱动元件包括沿着推力方向起作用的弹性元件，该弹性元件适于将所述驱动杆保持于柄杆的所述第一锁定位置。

有利地，弹性元件配置成在工具保持器单元的使用期间将柄杆恒定地维持于前述锁定位置，以在安全条件下维持工具保持器的期望轴向锁定并且通过在与弹性元件的推力方向相对的方向上起作用而要求工具保持器的积极释放作用。

优选地，驱动元件的所述弹性元件为螺旋弹簧，该螺旋弹簧安装于相应环形外壳底座中，该环形外壳底座限定于工具保持器中所形成的所述贯穿空腔的内壁和所述驱动杆的外壁之间的所述柄杆中。

更优选地，所述螺旋弹簧包括相对端部，该相对端部在延伸自所述贯穿空腔的内壁的第一环形肩部上起作用，并且相应地在延伸自所述驱动杆的外壁的第二环形肩部上起作用。

这样，弹性元件的推力作用有利地以正确方式进行引导，来以可能最佳方式利用本元件的弹性推力。

在本发明的优选实施例中，工具保持器的所述至少一第二轴向锁定元件的驱动元件包括致动头部，该致动头部固定至驱动杆的端部部分，该端部部分相对于所述基本圆柱形柄杆的外壳底座在外部定位。

这样，工具保持器的第二轴向锁定元件的驱动元件可容易地通过前述致动头部(从工具保持器单元的外侧可访问的)进行命令，从而有利于更换工具保持器的操作，特别地自动类型的那些操作。

优选地，驱动元件的致动头部可滑动地安装于所述工具保持器的圆柱形部分上，该圆柱形部分与所述基本圆柱形柄杆相对。

更优选地，驱动元件的致动头部通过固定元件固定至所述驱动杆的端部部分，该端部部分相对于基本圆柱形柄杆的外壳底座在外部定位，该固定元件在贯穿狭槽中滑动地移动，该贯穿狭槽形成于所述工具保持器的所述圆柱形部分中。

这样，驱动元件的致动头部的轴向滑动可有利地以正确方式来引导。

在本发明的优选实施例中，驱动元件的致动头部包括外部凹陷部，该外部凹陷部配置成接合致动头部的操纵工具。

这样，有利地可能的是有利于驱动元件的操纵操作，这些操纵操作可通过作用于前述致动头部上而从工具保持器单元的外侧来执行。

有利地，所述操纵工具包括提供有锥形端部部分的臂部，该锥形端部部分配置成接合驱动元件的致动头部的所述外部凹陷部并且配置成以平移方式将驱动元件的驱动杆驱动朝向柄杆的所述第二释放位置。

由于本特征和如下文将更明显的，有利地可能的是以简单、可重复和有效方式操作驱动元件，例如且优选地，在完全自动化工具保持器更换中。

在优选实施例中，所述工具保持器包括主轴的前自由端处，或如果存在的话所述工具保持器联接元件处的联接凸缘，该工具保持器联接元件与主轴的前自由端相关联。

在工具保持器单元的本优选配置中，当驱动元件的所述驱动杆处于柄杆的所述第一锁定位置时，工具保持器的第二轴向锁定元件的驱动元件的致动头部抵接工具保持器的联接凸缘。

在本发明的优选实施例中，所述联接组件还包括截头圆锥(frusto-conical)引导件，该截头圆锥引导件共轴地延伸自所述工具保持器；和对应截头圆锥底座，该截头圆锥底座形成于主轴的所述前自由端中，或如果存在的话形成于所述工具保持器联接元件中，该工具保持器联接元件与主轴的前自由端相关联。

有利地，截头圆锥引导件和对应截头圆锥底座允许将工具保持器有效地居中于主轴中，从而获得后者之间(即，工具保持器和工具保持器联接元件之间)的完美共轴性的联接件。

有利地，截头圆锥引导件还允许实现工具保持器的第二轴向锁定元件(例如前述锁定球和相应外壳底座)，而无需借助于严格加工公差，具有制造简单性和成本降低的优点。

优选地，所述基本圆柱形柄杆共轴地延伸自所述截头圆锥引导件。

在本发明的优选实施例中，固定工具保持器至主轴的所述磁性固定装置包括：

c1)至少第一磁体，该至少第一磁体布置于主轴的所述前自由端处，或如果存在的话布置于工具保持器联接元件处，该工具保持器联接元件与主轴的前自由端相关联，和

c2)至少第二磁体，该至少第二磁体布置于工具保持器的所述自由端处。

甚至更优选地，固定工具保持器至主轴的所述磁性固定装置包括：

-具有北极性的至少两个第一磁体和具有南极性的至少两个第一磁体，这些第一磁体与主轴的前自由端相关联，或如果存在的话与关联于主轴的前自由端的所述工具保持器联接元件相关联，并且以彼此交替方式周向地布置于所述前自由端处，或如果存在的话布置于所述工具保持器联接元件处，和

-具有南极性的至少两个第二磁体和具有北极性的至少两个第二磁体，这些第二磁体与所述工具保持器的自由端相关联并且以彼此交替方式周向地布置于工具保持器的所述自由端处。

有利地，本发明的工具保持器单元的联接组件因此特征在于构成其的元件的自动自居中特征，这大大地简化了主轴的定位和移动装置的结构并且加速了工具保持器单元上的工具保持器的组装/拆卸操作。

这一切更充分地描述于申请人名义的前述国际申请WO 2013/008154中，该申请的内容以引用方式并入本文。

由于前述联接组件的特征，事实上，通过将主轴简单地带至更靠近于工具保持器，形成了机械联接装置的抵接关系协作元件(例如，延伸自工具保持器的桩和形成于主轴中的相应外壳底座)以非常快速和精确方式定位成互相完美对准。

事实上，磁场(由与工具保持器的自由端和主轴的前自由端相关联的磁体所生成)在优选实施例中引起了工具保持器和/或主轴的旋转，其中主轴配置用于绕着其自身轴线自由旋转，该自由旋转使相对极性的磁体(与主轴和工具保持器相关联)和形成磁性联接装置的抵接关系协作元件(例如，工具保持器的自由端处和主轴的前自由端处的驱动桩和相应相关联外壳底座)两者的彼此完美对准。

在实践中，由于主轴和工具保持器的互相接近，工具保持器和/或主轴绕着自身旋转，直至与主轴和工具保持器相关联的相对极性的磁体带至互相对准，而主轴和工具保持器之间的随后接近使具有相对极性的相应磁体彼此磁性地交互(具有或不具有物理接触)，从而改善关联于工具保持器的加工工具与用于加工材料的机器的主轴的联接。

同时，出现了形成机械联接装置的抵接关系协作元件(例如，与工具保持器的自由端和主轴的前自由端相关联的驱动桩和相应外壳底座)的完美互相对准。

这样，主轴上的各种工具保持器的组装不仅为极其简单和快速的，而且获得了机械上简单且廉价的工具保持器单元(事实上，不需要位置传感器和变换器)。

此外，本发明的工具保持器单元还实现了改善可靠性特性，因为其在自动工具更换中未经受定位传感器和变换器的可能故障。

根据本发明的本优选实施例，主轴的前自由端处和工具保持器的自由端处的磁体的周向交替可通过根据北-南方案独立地交替相对极性的磁体和通过例如根据北-北/南-南模式交替具有相对极性的磁体组来实现。

磁体的圆周交替的具体布置和前述组每一者所包括的磁体数量可通过本领域的技术人员来确定(作为磁体的特性和整体数量的函数)，以实现元件之间的期望自动对准，这些元件以申请人名义的前述国际申请WO 2013/008154中所示的方式构成了联接组件，该申请的内容以引用方式并入本文。

优选地，具有北极性的所述至少两个第一磁体和具有南极性的所述至少两个第一磁体与工具保持器联接元件的联接凸缘相关联，并且具有南极性的所述至少两个第二磁体和具有北极性的所述至少两个第二磁体与工具保持器的所述联接凸缘相关联。

这样，有利地可能的是沿着限定于凸缘的两个内圆周之间的圆形冠状物布置合适数量的磁体。

此外，通过减少工具保持器相对于主轴本身的旋转量，有利地可能的是有利于工具保持器相对于主轴的期望取向的实现。

优选地，工具保持器联接元件包括螺纹圆柱形部分，该螺纹圆柱形部分通过旋拧至对应圆柱形底座中来联接，该对应圆柱形底座设置于主轴的前自由端中。

工具保持器联接元件和主轴之间的这种联接类型具有简单、廉价和有效的优点。

在本发明的优选实施例中，所述至少一个机械联接装置的抵接关系协作元件包括：

-多个驱动桩，该多个驱动桩轴向地延伸自工具保持器的所述自由端和主轴的所述前自由端或如果存在的话所述工具保持器联接元件的一者，所述工具保持器联接元件与主轴的前自由端相关联，和

-所述驱动桩的对应多个外壳底座，该多个外壳底座形成于工具保持器的所述自由端和主轴的所述前自由端或如果存在的话所述工具保持器联接元件的另一者中，所述工具保持器联接元件与主轴的前自由端相关联。

这样，有利地可能的是以机械上非常简单的方式联接主轴和工具保持器并且使它们彼此可旋转地为一体的。

所述至少一个机械联接装置的抵接关系协作元件的优选特征和相应优点示出于申请人名义的前述国际申请WO 2013/008154中，该申请的内容以引用方式并入本文。

在优选实施例中，本发明的机器可包括处理单元，该处理单元联接至所述工具保持器单元并且提供有待加工的块或板坯材料的抓持器具，其中所述抓持器具在相对于工作平面远侧的第一非操作位置和相对于工作平面近侧的第二操作位置之间为可移动的，所述抓持器具在所述第一非操作位置和所述第二操作位置之间为可旋转的。

这样，本发明的机器有利地能够以圆形刀片对于块或板坯材料执行加工并且能够使后者以非常简单且快速方式移置。

处理单元的优选特征和相应优点示出于申请人名义的前述国际申请WO 2013/008154中，该申请的内容以引用方式并入本文。

在优选实施例中，本发明的机器还包括工具存储区域，该工具存储区域包括与相应加工工具相关联的多个工具保持器(50)存储站，并且所述存储站包括用于支撑工具保持器的叉形元件，该叉形元件提供有工具保持器的所述至少一第二轴向锁定元件的驱动元件的致动头部的操纵工具。

这样，有利地可能的是通过利用不同工具而实施多种加工操作，这些工具可以极其简单且快速方式联接至工具保持器单元的主轴。

优选地，叉形元件的所述操纵工具包括提供有锥形端部部分的所述叉形元件的至少一个臂部，该锥形端部部分配置成接合驱动元件的致动头部的外部凹陷部并且配置成以平移方式将工具保持器的所述至少一第二轴向锁定元件的驱动元件的驱动杆驱动朝向柄杆的所述第二释放位置。

有利地，由于叉形元件的操纵工具的臂部的这种配置，完全自动化工具更换周期可非常快速地和容易地执行，从而使移动部分最少化。

本发明的方法的优选特征在下文指示；参考本发明的工具保持器单元和机器的特征，上文已讨论的相同优点通过这些方法特征来获得。

在该方法的优选实施例中，工具保持器的所述至少一第二轴向锁定元件包括：

至少一个锁定球，该至少一个锁定球安装于所述柄杆中，所述柄杆根据命令在以下位置之间为径向可移动的：

-柄杆的收缩释放位置，其中所述至少一个锁定球未从柄杆突出，和

-柄杆的抽出锁定位置，其中所述至少一个锁定球从柄杆至少部分地突出并且至少部分地容纳于对应第一外壳底座中，该第一外壳底座形成于柄杆的所述基本圆柱形外壳底座中；

前述工具保持器包括：

所述至少一个锁定球的驱动元件，该驱动元件包括驱动杆，该驱动杆在以下位置之间在轴向方向上可滑动地安装于所述工具保持器中：

-柄杆的第一锁定位置，其中驱动杆将所述至少一个锁定球推压于所述抽出位置，其中该锁定球从柄杆至少部分地突出；和

-柄杆的第二释放位置，其中所述至少一个锁定球处于所述收缩位置并且至少部分地容纳于所述驱动杆中所形成的相应第二外壳底座中，和

使工具保持器的所述至少一第二轴向锁定元件平移的步骤E5)包括：

使所述驱动杆移动朝向柄杆的所述第一锁定位置，其中驱动杆将所述至少一个锁定球推压于所述抽出位置，其中该锁定球从柄杆至少部分地突出。

优选地，驱动杆通过驱动元件移动朝向柄杆的所述第一锁定位置，该驱动元件包括沿着推力方向起作用的弹性元件，该弹性元件适于将驱动杆保持于柄杆的所述第一锁定位置。

在该方法的优选实施例中，固定工具保持器至主轴的所述磁性固定装置包括：

-具有北极性的至少两个第一磁体和具有南极性的至少两个第一磁体，这些第一磁体与主轴的前自由端相关联，或如果存在的话与关联于主轴的前自由端的所述工具保持器联接元件相关联，并且以彼此交替方式周向地布置于所述前自由端处，或如果存在的话布置于所述工具保持器联接元件处，和

-具有南极性的至少两个第二磁体和具有北极性的至少两个第二磁体，这些第二磁体与所述工具保持器的自由端相关联并且以彼此交替方式周向地布置于工具保持器的所述自由端处；和

使主轴或如果存在的话关联于主轴的前自由端的工具保持器联接元件与工具保持器磁性地相关联的步骤E4)包括：

第二磁体和第一磁体之间的磁性相互作用，该第二磁体与工具保持器的自由端相关联，该第一磁体与主轴的前自由端相关联或如果存在的话与关联于主轴的前自由端的工具保持器联接元件相关联，所述磁性相互作用诸如以彼此对准的方式对联接组件的机械联接装置的抵接关系协作元件进行取向。

优选地，本发明的方法还包括使所述第二加工工具与工具保持器单元的主轴的所述前自由端脱离或如果存在的话与关联于主轴的前自由端的所述工具保持器联接元件脱离的步骤G)，其中所述步骤G)包括以下步骤：

G1)使工具保持器的所述至少一第二轴向锁定元件在径向方向上平移以使所述柄杆与相应外壳底座可移除地解锁；

G2)将所述柄杆从相应外壳底座抽出；

G3)通过使工具保持器移动远离所述前自由端或如果存在的话移动远离关联于主轴的前自由端的所述工具保持器联接元件，使工具保持器与主轴的前自由端分离或如果存在的话与关联于主轴的前自由端的所述工具保持器联接元件分离。

优选地，步骤G1)包括使工具保持器的所述至少一个轴向锁定球在径向方向上平移朝向柄杆的所述收缩释放位置，其中所述至少一个锁定球未从柄杆突出。

优选地，使工具保持器的所述至少一个轴向锁定球在径向方向上平移的步骤G1)通过使驱动元件的驱动杆移动朝向柄杆的所述第二释放位置而执行，其中所述至少一个锁定球至少部分地容纳于驱动杆中所形成的相应第二外壳底座中。

优选地，驱动杆移动朝向柄杆的所述第二释放位置，该柄杆沿着其推力方向压缩所述弹性元件。

优选地，本发明的方法还包括将多个第二加工工具和与之相关联的工具保持器存储于工具存储区域中的步骤，该工具存储区域包括关联于相应加工工具的多个工具保持器存储站。

在该方法的优选实施例中，工具保持器的所述至少一第二轴向锁定元件的驱动元件包括致动头部，该致动头部固定至驱动杆的端部部分，该端部部分相对于所述柄杆的外壳底座在外部定位并且提供有外凹陷部，该外凹陷部配置成接合致动头部的操纵工具；

所述存储站包括用于支撑工具保持器的叉形元件，该叉形元件提供有所述操纵工具；并且

通过将用于支撑工具保持器的叉形元件的操纵工具接合于工具保持器的所述至少一第二轴向锁定元件的驱动元件的致动头部的所述外凹陷部中，驱动杆移动朝向柄杆的所述第二释放位置。

优选地，用于支撑工具保持器的叉形元件的操纵工具通过将所述致动头部侧向地***叉形元件中而接合于致动头部的所述外凹陷部中。

优选地，叉形元件的操纵工具包括所述叉形元件的至少一个臂部，该至少一个臂部提供有锥形端部部分，该锥形端部部分配置成接合于驱动元件的致动头部的所述外凹陷部中。

附图说明

本发明的额外特征和优点根据其优选实施例的下述详细描述将变得更加明显，该详细描述参考附图并且以指示性和非限制性实例的方式来提供。在这些附图中：

图1为根据本发明的用于加工块或板坯材料的机器的示意性透视图，其中相应工具保持器单元没有工具保持器；

图2为图1所示机器的细节的示意性透视图，示出了第一配置的工具保持器单元和其移置设备；

图3为图1所示机器的细节的示意性透视图，示出了第二配置的工具保持器单元和其移置设备；

图4为图2所示工具保持器单元的细节的示意性透视图；

图5为图4所示工具保持器单元的细节的示意性透视图，示出了工具保持器单元的主轴的前自由端；

图6为根据本发明的工具保持器单元的示意性分解透视图，其中可看到工具保持器和工具保持器联接元件；

图7为图6所示的联接配置的工具保持器和工具保持器联接元件的纵向剖面的示意图；

图8为图6的工具保持器单元的示意性侧视图，该工具保持器单元处于块或板坯材料的铣削操作；

图9为图6的工具保持器单元的局部剖面的示意性侧视图，该工具保持器单元处于块或板坯材料的铣削操作；

图10至图16为根据本发明的用于加工块或板坯材料的方法的后续步骤中的工具保持器单元的示意性剖视图，这些步骤包括第一工具保持器的释放(图10至图12)和第二工具保持器的附接(图13至图16)。

具体实施方式

初始参考图1，根据本发明的优选实施例，用于加工块或板坯材料(特别地但非排外地，石材材料)的机器通常以100来指示。

示出了限定工作平面102的工作台101。工作台可为静止的(诸如所示实例中)，或电动的，并且绕着竖直旋转轴线(未示出)为可旋转的。

一般来说，工作台101不是机器100的一部分；另选地，工作台101可为机器100的部件。待加工的块或板坯材料以附图标号200来指示。

在本优选实施例中，机器100包括工具保持器单元10、对应移置设备1和支撑结构104。

在本优选实施例中，支撑结构104具有将工具保持器单元10和对应移置设备1保持悬挂于工作平面102上方的功能，材料200位于工作平面102上。

在附图所示的优选实施例中，支撑结构104可例如包括桥架105，桥架105在其端部处置于壁106上或其它等同支撑结构上，壁106或其它等同支撑结构在垂直于桥架105自身的方向上延伸。

因此，支撑结构104优选地至少包括元件105和106。

优选地，移置设备1包括电动台车和轴3，电动台车2适于平行于桥架105自身的纵向轴线(即，在由X所指示的方向上)在桥架105上移动。

叉形本体13设置于轴3的下端处，工具保持器单元10固定地连接至叉形本体13；并且减速齿轮4(优选地具有零间隙)位于相同轴3的上端处。因此，移置设备1至少包括部件2、3、13。

由于存在线性致动器5(其固定地连接至轴3的上端，例如固定地连接于减速齿轮4和连接至台车2)，轴3为沿着其纵向轴线Z可移动的，纵向轴线Z在机器100的使用配置中在基本竖直方向上延伸。设备1还具有将供应管线6引导朝向工具保持器单元10的功能。

供应管线6优选地包括至少一个供电管线和至少一个流体(例如，水)供应管线，该流体旨在操作期间冷却工具保持器单元10的机器工具。

优选地，轴3为中空的，并且供应管线6容纳于对应内空腔中。

优选地，移置设备1布置成使工具保持器单元10还以绕着轴线Z旋转的方式移动。这种旋转(通过插置减速齿轮4，由电机所赋予)由箭头W来指示。

因此，在本优选实施例中，移置设备1为沿着桥架105可移动的，并且桥架105为平行于壁106的延伸方向Y可移动的。因此，移置设备1以及与之一起的工具保持器单元10可平行于壁106的延伸方向Y进行移动。因此，移置设备1以及与之一起的工具保持器单元10可沿着彼此垂直的两个轴线(方向X和Y)平行于工作平面102进行移动；并且如上文所解释，可平行于轴线Z进行移动并且绕着本轴线旋转(旋转W)。

在所示优选实施例中，第一加工工具与工具保持器单元10(例如圆形刀片11)相关联以执行切割操作。

此外，第二加工工具(图6中以附图标号28来示意性地指示，例如立铣刀、研磨机、钻头等)的工具保持器50(图6、图7)可移除地联接至工具保持器单元10。

根据本发明的优选实施例，工具保持器50和其联接至工具保持器单元10的过程将在下文进行描述，具体参考图6至图16。

参考图1至图4，工具保持器单元10优选地包括由主轴12(优选地由电动电机17进行致动)，使得主轴12在本领域中还以术语电主轴为已知的。

主轴12配置成使与之相关联的圆形刀片11旋转。

优选地，主轴12还配置成在工具更换操作中绕着其自身纵向旋转轴线(旋转W)自由旋转，如下文将更明显的。

优选地，主轴12由与轴3一体的移置设备1的叉形本体13来支撑。

特别地，主轴12通过旋转销轴15绕着相应旋转轴线E-E(基本垂直于竖直轴线Z)可旋转地支撑。在实践中，主轴12和圆形刀片11可相对于叉形本体13倾斜。

在这个意义上，工具保持器单元10可绕着轴线E-E旋转(另一方面，叉形本体13未绕着相同轴线E-E旋转)。

在本文所示的优选实施例中，工具保持器单元10包括电机14，电机14适于使主轴12绕着旋转轴线E-E移动以改变主轴12相对于轴3的倾斜角度。这样，圆形刀片11可根据另一旋转方向(图中由R来指示)进行移动，以易于执行例如倾斜切割或轮廓成形。

优选地，叉形本体13与轴3一起绕着轴线Z(旋转W)一体地旋转。因此，工具保持器单元10优选地至少包括元件11,12,14和17，但不包括支撑本体13，支撑本体13为移置设备1的一部分。

优选地，加工工具11由保护元件或壳体16至少部分覆盖，如图1至图4所示。

在所示优选实施例中，机器100包括处理单元20，处理单元20具有将材料200保持悬挂于工作平面102上方的功能，从而允许其进行重新定位。

优选地，处理单元20为气动型，并且包括抓持器具，该抓持器具提供有一个或多个气动激活吸盘21a，在初始非操作位置(其中吸盘21a不可与材料200进行交互，无关于轴3的位置)和最终操作位置(其中当轴3沿着轴线Z下降至相同材料200上时，吸盘21a可接触材料200的上表面)之间为可倾斜的。

优选地，如图1至图4所示，处理单元20的抓持器具包括具有对应吸盘21a的板21，并且板21一体地固定至工具保持器单元10并且与之一起绕着轴线E-E可旋转。参考图4的实例，板21通过螺钉21b固定至圆形刀片11的保护元件16。另选地，板21可省略，并且处理单元20的抓持器具的吸盘可直接地形成于保护元件16中。

板21的第一非操作位置为竖直的，如图1、图2和图4所示；并且对应于面向材料200的上表面的圆形刀片11的工作位置；板21的第二操作位置为水平的，并且垂直于轴3，如图3所示；并且对应于圆形刀片11的非操作位置，圆形刀片11保持平行于材料200的上表面。

工具保持器单元10绕着轴线E-E和因此处理单元20的抓持器具的旋转可优选地在约0°(即，板21处于大致竖直位置)和约90°(即，板21处于大致水平位置)之间改变。

优选地，如图1至图3所示的情况，旋转电机14与旋转销轴15的至少一者至少部分地集成在一起。优选地，电机14为无刷电机。此外，电机14优选地包括减速齿轮(图中未示出)。

优选地，吸盘21a由板21和一个或多个衬垫限定，该一个或多个衬垫界定了板21的表面上的一个或多个区域(即，表面可平行于材料200的上表面放置)。由衬垫所界定的区域具有例如矩形、圆形，或不同形状的闭合周边。

参考图4，处理单元20的板21优选地包括容纳于板21的材料中所形成的合适凹槽中的三个衬垫22,23a和23b。衬垫22,23a和23b界定了板21的表面的对应基本矩形部分。

优选地，处理单元20还包括一个或多个空气吸管26，一个或多个空气吸管26连接至吸盘21a并且与前述部分连通。此外，表面凹槽25优选地形成于板21的表面上，连接至空气吸管26的多个开口24设置于表面凹槽25中。

当板21处于操作位置，并且因此为水平的，并且由移置设备1带至抵接材料200的上表面上，空气通过管26的吸力在由相同材料200、衬垫22,23a和23b和板21所限定的体积中生成了真空。真空程度优选地调整成获得有效吸附效果，该有效吸附效果允许材料200沿着轴线Z连同工具保持器单元10一起升高。

优选地，处理单元20还包括沿着吸管26的空气流的一个或多个开关阀27。

吸力优选地由泵(未示出)或由文丘里***来生成，该泵或文丘里***处于处理单元20的外部或形成其一部分，管26连接至处理单元20。

开关阀27优选地为电磁阀，并且其每一者可独立于其它者进行控制以引起吸盘21a的仅一者中的真空，例如由衬垫22所限定的吸盘21a或所有的吸盘21a。

电磁阀示出于板21的外侧，但另选地它们可布置于相同板21上，或布置于其相关联的底座中，或布置于工具保持器单元10的保护元件16上。

优选地，机器100还包括配备由操作者界面的驱动和控制单元103(图1)。单元103编程成操作移置设备1、工具保持器单元10和处理单元20。

在图4所示的优选实施例中，可观察到，板21具有贯穿开口29，贯穿开口29不含吸盘21a(特别地，衬垫22包括靠近于贯穿开口29的上部部分的半圆形部分22a)。板21的贯穿开口29允许工具保持器单元10至主轴12的前自由端12a的自由通路。

图5示出了此类前自由端12a的放大视图，其中螺母12b为可见的，螺母12b的孔12c布置于主轴12的轴向孔的端部处，主轴12承载流体(例如水)，该流体旨在冷却工具保持器单元10的机器工具。

例如，前述流体得自上文所描述的相应供应管线6。

在所示优选实施例中，工具保持器联接元件60布置于该孔89中，支撑第二加工工具28的工具保持器50可移除地联接至孔89，如下文将更佳地解释。

优选地，工具保持器联接元件60和工具保持器50两者提供有相应轴向孔60c和50c，轴向孔60c和50c与孔12c流体连通并且承载流体，该流体旨在冷却工具保持器单元10的第二加工工具。

因此，本发明的本优选实施例的工具保持器单元10优选地配置用于绕着竖直轴线Z的旋转和用于冷却流体朝向所提供加工工具(在这种情况下，圆形刀片11和第二加工工具28)的穿过和指向。

优选地，工具保持器50包括基本圆柱形本体51，联接凸缘54(将在下文更详细地示出)径向地延伸自基本圆柱形本体51。外部凹陷部53形成于联接凸缘54以将工具保持器50容纳于机器100的工具存储区域中，该工具存储区域包括多个工具保持器50的存储站(图10至图15中部分可见的站)。

优选地，工具保持器联接元件60包括圆柱形部分62，圆柱形部分62固定与本孔12c中，即，孔12c形成了本圆柱形部分62的圆柱形底座。

优选地，圆柱形部分62为螺纹的，并且旋拧至主轴12的轴向孔89的对应螺纹。

优选地，工具保持器联接元件60包括联接凸缘64，联接凸缘64配置成与工具保持器50的联接凸缘54协作。在所示优选实施例中，联接凸缘54,64具有环形形状。

根据本发明并且如图6和图7最佳所示，机器100的工具保持器单元10包括联接组件(通常以61指示)以用于将第二加工工具28可移除地联接至主轴12的前自由端12a。

联接组件61包括：

a)工具保持器50，工具保持器50与第二加工工具28相关联；

b)至少一个机械联接装置63，该至少一个机械联接装置63提供有抵接关系协作元件以使工具保持器50和主轴12彼此旋转地为一体的；和

c)工具保持器50的第一轴向锁定元件，该第一轴向锁定元件配置成在平移和在基本轴向方向上将工具保持器50可移除地锁定于主轴12上。

根据图中所示的优选实施例，第二加工工具28(与工具保持器50相关联)和工具保持器联接元件60之间的联接组件61的本第一轴向锁定元件包括用于将工具保持器50固定至主轴12的磁性装置。

甚至更优选地，用于将工具保持器50固定至主轴12的该磁性固定装置包括：

-具有北极性的多个第一磁体65和具有南极性的多个第一磁体66，这些第一磁体65、66与关联于主轴12的前自由端12a的工具保持器联接元件60相关联，和

-具有南极性的多个对应第二磁体55和具有北极性的多个第二磁体56，这些第二磁体55、56与工具保持器50的自由端相关联。

优选地，具有北极性的第一磁体65和具有南极性的第一磁体66关联于(甚至更优选地嵌入)工具保持器联接元件60的联接凸缘64。

优选地，具有南极性的第二磁体55和具有北极性的第二磁体56关联于(甚至更优选地嵌入)工具保持器50的联接凸缘54。

优选地，此外，所述第一磁体65、66和第二磁体55、56以彼此交替方式周向地布置于工具保持器联接元件60中，并且分别布置于工具保持器50的自由端处。

当第一磁体65、66分别与第二磁体55、56磁性地相关联时，实现了工具保持器联接元件60和由相应工具保持器50所支撑的第二工具28之间的联接。

据观察，在本发明的另一优选实施例(未示出)中，工具保持器联接元件60(具有上述特征和下文将描述的那些特征)可与主轴12制成为一体的。

特别地，主轴12的前自由端12a可包括多个第一磁体65、66，第一磁体65、66可能位于与主轴12一体地制成的联接凸缘64中。

优选地，磁体55、56、65和66的数量为等同的(在所示实例中，提供了四对的磁体55、56和四对的磁体65、66)。

在另选优选实施例中，可提供仅两对的磁体55,65和仅两对的磁体56,66。然而，更优选地，可提供更大数量的此类对(例如，三对、四对、五对或六对)，以优化(如上文所概述)主轴12的前自由端12a和工具保持器50的自由端之间的联接操作。

优选地，磁体55,65以与磁体56,66交替方式周向地布置。

优选地，磁体55、56、65和66具有联接表面，该联接表面提供有具有相同尺寸的圆形形状。

在所示优选实施例中，机械联接装置63的抵接关系协作元件(配置成使工具保持器50和主轴12彼此旋转地为一体的)包括：

-多个驱动桩58，驱动桩58轴向地延伸自工具保持器50，和

-所述驱动桩58的对应多个相应外壳底座68，外壳底座68形成于工具保持器联接元件60中。

在另选优选实施例中，可提供仅单对的驱动桩58，驱动桩58优选地具有两个以上数量的相应外壳底座68，使得驱动桩58可在多个不同角度位置联接至此类外壳底座68的一者。

在本发明的另一优选实施例(未示出)中，驱动桩58形成于工具保持器联接元件60上，而外壳底座68形成于工具保持器50中。

在图6所示的优选实例中，提供了四个驱动桩58和八个相应外壳底座68，它们分别布置于环形联接凸缘54和64上。

特别地，驱动桩58和外壳底座68分别以彼此等同距离周向地布置于环形联接凸缘54和64上。

优选地，驱动桩58周向地插置于磁体55和56之间，并且相应外壳底座68周向地插置于磁体65和66之间。

这样，磁体55、56和65、66之间的任何对准涉及驱动桩58和相应外壳底座68之间的对应对准。

优选地，驱动桩58具有相比于截头圆锥引导件57的较短轴向延伸部。

在图6所示的优选实施例中，驱动桩58包括圆柱形部分58a和基本锥形端部部分58b，而外壳底座68具有圆柱形部段以容纳驱动桩58的圆柱形部分58a。

在图7中，可观察到，工具保持器50在其前端59a处包括底座59b(优选地锥形)，底座59b适于容纳第二加工工具28。

在优选实施例中，第二加工工具28和主轴12的前自由端12a之间的联接组件61还包括截头圆锥引导件57(形成于工具保持器50上)和对应截头圆锥底座67(形成于工具保持器联接元件60中)。

优选地，工具保持器50的环形联接凸缘54绕着截头圆锥引导件57共轴地延伸，如同工具保持器联接元件60的环形联接凸缘64绕着截头圆锥底座67共轴地延伸。

在优选实施例中，工具保持器单元10还包括堵头(未示出)，该堵头配置成当工具保持器50从工具保持器联接元件60进行拆卸时闭合工具保持器联接元件60的截头圆锥底座67。

优选地，堵头提供有延伸自盘形部分的截头圆锥部分，该截头圆锥部分可以基本形状匹配方式***截头圆锥底座67中。

优选地，堵头由金属材料制成并且通过至少一个磁体可移除地联接至工具保持器联接元件60，工具保持器联接元件60布置于绕着截头圆锥底座67所布置的平坦环形表面中。

优选地，联接元件64的平坦环形表面相对于联接凸缘64凹陷，使得安装于工具保持器联接元件60上的堵头的盘形部分优选地与联接凸缘64齐平。

根据本发明，用于将第二加工工具28可移除地联接至主轴12的前自由端12a的联接组件61还包括：

-基本圆柱形柄杆57a，基本圆柱形柄杆57a延伸自工具保持器50的自由端，和

-所述柄杆57a的基本圆柱形外壳底座67a，基本圆柱形外壳底座67a轴向地形成于主轴12中。

在所示优选实施例中，外壳底座67a轴向地形成于关联于主轴12的前自由端12a的工具保持器联接元件60中。

根据本发明，联接组件61还包括工具保持器50的至少一第二轴向锁定元件，该至少一第二轴向锁定元件配置成在平移和基本轴向方向上将工具保持器50可移除地锁定于主轴12中，并且在径向方向上可平移移动以将柄杆57a可移除地锁定于相应外壳底座67a中。

优选地，基本圆柱形柄杆57a共轴地延伸自截头圆锥引导件57，并且相比于截头圆锥引导件57轴向更外地定位于与第二工具28相对的工具保持器50的自由端处。

类似地，基本圆柱形外壳底座67a优选共轴地延伸自截头圆锥底座67，并且在相比于截头圆锥底座67的主轴12中的轴向更内部位置布置于与联接凸缘64相对的工具保持器联接元件60的自由端处。

在所示优选实施例中，工具保持器50的第二轴向锁定元件包括安装于柄杆57a中的多个锁定球70，锁定球70根据命令在收缩位置和抽出位置之间为可径向移动的。

锁定球70优选地为至少两个。

在图6的非限制性实例中，锁定球70为三个(其中两个为可见的)，这些锁定球以约120°的中心角度彼此偏移。

锁定球70可由硬化刚制成。

收缩位置为柄杆57a的释放位置，其中锁定球70未从柄杆57a突出。

抽出位置为柄杆57a的锁定位置，其中锁定球70从柄杆57a至少部分地突出并且至少部分地容纳于对应第一外壳底座67b中，该第一外壳底座67b形成于柄杆57a的基本圆柱形外壳底座67a(图7)。

优选地，第一外壳底座67b具有半环面形状。

在所示优选实施例中，工具保持器50包括工具保持器50的第二轴向锁定元件的驱动元件72。

优选地，驱动元件72为沿着工具保持器50的轴向方向为可移动的，并且配置成从工具保持器50的外侧进行致动。

优选地，驱动元件72包括驱动杆73，驱动杆73可在轴向方向上在第一位置和第二位置之间可滑动地安装于工具保持器50中。

优选地，驱动杆73为中空的，以允许第二加工工具28的冷却流体的穿过。

驱动杆73的第一位置为柄杆57a的锁定位置，其中驱动杆73将锁定球70推压于抽出位置，其中这些锁定球从柄杆57a至少部分地突出。

驱动杆73的第二位置为柄杆57a的释放位置，其中锁定球70处于收缩位置并且至少部分地容纳于驱动杆73中所形成的相应第二外壳底座73a中。

优选地，锁定球70的第二外壳底座73a形成于驱动杆73的第一端部部分73b中。

在所示优选实施例中，驱动杆73可滑动地安装于贯穿空腔52中，贯穿空腔52居中地形成于工具保持器50中并且优选地在截头圆锥引导件57和基本圆柱形柄杆57a中延伸。

在所示优选实施例中，驱动元件72还包括沿着推力方向起作用的弹性元件74，弹性元件74适于将驱动杆73保持于柄杆57a的第一锁定位置。

在图7所示的非限制性实例中，驱动元件72的弹性元件74为螺旋弹簧74，螺旋弹簧74安装于相应环形外壳底座75中，环形外壳底座75限定于工具保持器50中所形成的贯穿空腔52的内壁和驱动杆73的外壁之间的柄杆57a中。

优选地，螺旋弹簧包括相对端部，该相对端部在延伸自贯穿空腔52的内壁的第一环形肩部75a上起作用，并且相应地在延伸自驱动杆73的外壁的第二环形肩部75b上起作用。

在所示优选实施例中，工具保持器50的第二轴向锁定元件的驱动元件72包括致动头部76，致动头部76固定至驱动杆73的端部部分，该端部部分相对于基本圆柱形柄杆57a的外壳底座67a在外部定位。

优选地，驱动元件72的致动头部76可滑动地安装于工具保持器50的圆柱形部分57b上，圆柱形部分57b与基本圆柱形柄杆57a相对。

优选地，致动头部76通过固定元件77固定至驱动杆73的端部部分73c，端部部分73c相对于基本圆柱形柄杆57a的外壳底座67a在外部定位。

优选地，固定元件77固定至轴衬78，轴衬78(例如通过旋拧)与驱动杆73的端部部分73c为一体的。

优选地，轴衬78的形状为基本环形的和圆柱形的，并且在工具保持器50的圆柱形部分57b的圆柱形空腔78a内为可滑动的。

优选地，环状物衬垫78c(容纳于形成于轴衬78上的合适周向底座中)插置于轴衬78和圆柱形空腔78a之间。

固定元件77可例如为旋拧至轴衬78中的螺钉或与轴衬78相关联的桩或固定销轴。

优选地，固定元件77在贯穿狭槽78b中可滑动地引导，贯穿狭槽78b形成于工具保持器50的圆柱形部分57b中。

在所示优选实施例中，致动头部76抵接工具保持器50的联接凸缘54，此时驱动元件72的驱动杆73处于柄杆57a的第一锁定位置。

在所示优选实施例中，上文所描述的外部凹陷部53(形成于联接凸缘54附近并且配置成将工具保持器50容纳于工具存储区域中)有利地形成于驱动元件72的致动头部76的部分中，该部分面向工具保持器50的凸缘54。

优选地和有利地，所述外部凹陷部53还配置成接合致动头部76的操纵工具80(图10至图15)。

在优选实施例中，操纵工具80包括至少一个臂部82，优选地形成基本叉形元件的一对臂部82，每个臂部82优选地提供有锥形端部部分84。

有利地，每个臂部82的锥形端部部分84配置成接合驱动元件72的致动头部76的外部凹陷部53并且配置成以平移方式将驱动元件72的驱动杆73驱动朝向柄杆57a的第二释放位置。

为此，致动头部76在其面向工具保持器50的凸缘54的部分优选地提供有倒角，该倒角的外部表面配置成与每个臂部82的锥形端部部分84的外部表面滑动协作。

在本优选实施例中并且由于这种配置，致动头部76和每个臂部82的锥形端部84之间的滑动协作引起了致动头部76和因此与之相关联的驱动杆73的轴向平移(平移至和自柄杆57a在相应外壳底座67a中的前述锁定位置和释放位置)。

如上文所描述，机器100包括工具存储区域，该工具存储区域包括多个工具保持器50的存储站，该存储站与相应加工工具28、128(图10至图16所示的两个不同加工工具28、128)相关联。

优选地，工具存储区域的存储站包括支撑每个工具保持器50的叉形元件。

优选地，支撑每个工具保持器50的前述叉形元件为工具保持器50的第二轴向锁定元件的驱动元件72的致动头部76的上文所描述操纵工具80的一部分，操纵工具80包括所述对的合适形状臂部82。

这样，根据本发明的本优选实施例的机器100有利地允许联接组件61的组装操纵的自动化，如下文将更明显的。

图8和图9示意性地示出了在铣削情况下的主要加工参数。工具保持器单元10具有横向推进速度vr(并且在箭头的方向上移动)并且经受横向阻力Fr，横向阻力Fr相对于第二加工工具28的旋转轴线为基本横向的。横向阻力Fr在工具保持器50和工具保持器联接元件60之间的联接件上生成了倾斜力矩M，倾斜力矩M倾向于使工具保持器50和主轴12的固定表面彼此移动远离。

优选地，上文所描述的工具保持器单元10可以这样的配置制成：其中工作位置的锁定球70与外壳底座67b具有小间隙并且由于前述倾斜力矩M仅在工具保持器50和工具保持器联接元件60之间的可能小轴向偏差的情况下进行锁定。

因此，锁定球70在正常使用期间可非为机械锁定或居中元件，并且仅在其中磁体55、56、65、66的力不足以防止工具保持器50和工具保持器联接元件60之间在轴向方向上的移置的关键情况下主动地操作。

因此，优选地，本发明的工具保持器单元10的居中元件可由截头圆锥引导件57和对应截头圆锥底座67组成。

在正常使用的情况下，工具保持器50和工具保持器联接元件60之间在轴向方向上的固定力仅由磁体55、56、65、66来给出。

已描述内容为重要的，因为其不允许将弹性元件(例如聚合物)用于锁定球70的第一外壳底座67b。事实上，在存在此类柔性弹性元件的情况下，将不可能使主轴12以高速度旋转。

有利地，根据本发明的工具保持器单元10在所有操作步骤期间不需要任何气动或机电驱动元件。

因此，根据本发明的工具保持器单元10不需要压力流体(气动或液压)，也不需要用于其操作的专用机械致动器。

有利地，根据本发明的工具保持器单元10具有减小外部尺寸，相当于国际专利申请No.WO2013/008154所公开的工具保持器单元的那些尺寸。这些尺寸低于配备有目前市场上的气动-机械固定装置(所谓“ISO锥体”型)的电主轴的那些尺寸。

有利地，利用根据本发明的工具保持器单元10，在工作步骤期间，避免了致动头部76的意外向下移置以及工具保持器50的对应分离的风险。

参考上文所示的机器100，现将描述根据本发明的用于加工块或板坯材料的方法的优选实施例，该方法可通过前述机器来执行。

在第一步骤中，该方法包括将待加工的块或板坯材料200布置于工作平面102上，和随后使工具保持器单元10在工作平面102上方移动(例如与之平行和垂直)的步骤，以对于块或板坯材料200执行加工操作。

优选地，本移动步骤通过工具保持器单元10的移置设备1来执行，如上文所描述。

例如，对于块或板坯材料200所执行的加工操作可包括通过圆形刀片11的切割操作，圆形刀片11作为第一加工工具安装于工具保持器单元10的主轴12上。

该方法还包括通过联接组件61将第二加工工具28、128(例如，立铣刀、研磨机、钻头等)可移除地联接至工具保持器单元10的主轴12的前自由端12a的步骤。

通过本第二加工工具28、128，对于块或板坯材料200可执行额外加工操作(例如，铣削、研磨、钻孔操作等，取决于所用第二工具)。

将第二加工工具28、128可移除地联接至工具保持器单元10的主轴12的前自由端12a的步骤通过上文所描述的联接组件61来执行。

如上文所示，本联接组件61包括工具保持器50(与第二加工工具28、128相关联)、机械联接装置63(提供有抵接关系协作元件58、68以使工具保持器50和主轴12彼此可旋转地为一体的)、工具保持器50的第一轴向锁定元件(磁体55、56、65、66)，以及工具保持器50的第二轴向锁定元件(锁定球70)。

如上文所示，第一和第二轴向锁定元件配置成在平移和在基本轴向方向上将工具保持器50可移除地锁定于主轴12中。

第二轴向锁定元件(锁定球70)在径向方向上可平移移动以将柄杆57a可移除地锁定于相应外壳底座67a中。

在优选实施例中，将工具保持器50联接至主轴12的前自由端12a的步骤以下述方式来执行：

-使主轴12移动朝向工具保持器50；

-通过磁体55、56(与工具保持器50的自由端相关联)和磁体65、66(与主轴12的前自由端12a相关联)之间的磁性相互作用(在这种情况下，通过工具保持器联接元件60)使驱动桩58相对于相应外壳底座68进行取向；

-将工具保持器50的基本圆柱形柄杆57a***外壳底座67a中，外壳底座67a轴向地形成于主轴12中或如果存在的话形成于工具保持器联接元件60中，工具保持器联接元件60与主轴12的前自由端12a相关联；

-通过所述第一轴向锁定元件使主轴12的前自由端12a与工具保持器50的自由端磁性地相关联；和

-使工具保持器50的第二轴向锁定元件(锁定球70)在径向方向上平移以将联接组件61的柄杆57a可移除地锁定于相应外壳底座67a中。

优选地，第二磁体55、56(与工具保持器50的自由端相关联)和第一磁体65、66(与主轴12的前自由端12a相关联，在这种情况下，与工具保持器联接元件60相关联)之间的磁性相互作用诱导了主轴12相对于工具保持器50的旋转，该旋转适于产生相对极性的磁体65、66和55、56两者(与主轴12和工具保持器50相关联)以及驱动桩58与相应外壳底座68的基本对准的配置。

优选地，使工具保持器50的第二轴向锁定元件(锁定球70)平移的步骤包括使驱动杆73移动朝向柄杆57a的第一锁定位置，其中驱动杆73将锁定球70推压于前述抽出位置，其中锁定球70从柄杆57a至少部分地突出(图7、图10、图15、图16)。

优选地，驱动杆73通过弹性元件74的作用移动朝向柄杆57a的第一锁定位置，弹性元件74趋向于将杆73推动至如图7所示的本位置。

同时，锁定球70由杆73推动至相应外壳底座67a，外壳底座67a形成于工具保持器联接元件60的圆柱形部分62中。

在优选实施例中，本发明的方法还包括，通过将联接至工具保持器联接元件60的工具保持器50沿着侧向***路径***基本机架型存储装置中和通过使主轴12沿着基本正交于侧向***路径的方向移动远离存储装置，使第二加工工具28、128与工具保持器单元10的主轴12的前自由端12a(在这种情况下，与工具保持器联接元件60)脱离的步骤。

优选地，使第二加工工具28、128与主轴12的前自由端12a(在这种情况下，与工具保持器联接元件60)脱离的步骤执行如下：

-使工具保持器50的第二轴向锁定元件(锁定球70)在径向方向上平移以使柄杆57a与相应外壳底座67a可移除地解锁；

-将柄杆57a从相应外壳底座67a抽出；

-通过使工具保持器50移动远离主轴12的前自由端12a(在这种情况下，移动远离工具保持器联接元件60)，使工具保持器50与主轴12的前自由端12a(在这种情况下，与工具保持器联接元件60)分离。

这样，工具保持器50与主轴12(在这种情况下，与工具保持器联接元件60)分离，从而克服由磁体55、56和65、66所施加的磁性吸引力。

在本步骤结束时，主轴12或与之相关联的工具保持器联接元件60根据类似于上文所示那些的联接过程通过联接组件61再次准备可移除地联接至不同加工工具28、128。

优选地，使工具保持器50的第二轴向锁定元件(锁定球70)在径向方向上平移的步骤包括使锁定球70在径向方向上平移朝向柄杆57a的收缩释放位置。

优选地，本平移步骤通过使驱动元件72的驱动杆73移动朝向柄杆57a的第二释放位置来执行，其中锁定球70至少部分地容纳于驱动杆73中所形成的相应第二外壳底座73a中(图11、图12)。

优选地，驱动杆73移动朝向柄杆57a的第二释放位置，柄杆57a沿着其推力方向压缩弹性元件74。

优选地，弹性元件74的渐进压缩的这种作用通过将操纵工具80的锥形端部部分84逐渐地接合(随着操纵工具80推进)于驱动元件72的致动头部76的外部凹陷部53中来执行。

由于这种接合，事实上，驱动元件72的致动头部76在与弹性元件74(其因此受压缩)的推力方向相对的方向上逐渐地推动远离工具保持器50的凸缘54。

有利地，这种操作通过将致动头部76侧向地***设置于工具存储区域的工具保持器50的叉形支撑元件中来执行，以触发致动头部76的倒角的外部表面和操纵工具80的每个臂部82的锥形端部部分84的外部表面之间的先前所描述的滑动协作，该协作通过使锥形端部84接合于驱动元件72的致动头部76的外部凹陷部53中来激活(图10、图15)。

在优选实施例中，本发明的方法包括将多个第二加工工具28、128和与之相关联的工具保持器50存储于上文所描述的工具存储区域中的步骤。

为以第二不同加工工具28、128执行不同加工，必需的是根据上文所描述过程将第二加工工具28、128联接至工具保持器单元10的主轴12的前自由端12a并且使工具保持器单元10自身绕着轴线E-E旋转，使得第二加工工具转动朝向材料200。

图10至图16详细地示出了步骤序列，其中第二加工工具28与工具保持器单元10脱离，并且不同类型的第二加工工具128联接。

在图10中，可看出，在工作位置，锁定球70从柄杆57a的外部表面突出，从而将它们自身定位于工具保持器联接元件60的第一外壳底座67b中。

驱动杆73防止锁定球70朝向旋转轴线收缩，从而将柄杆57a和外壳底座67a锁定于工作位置。螺旋弹簧74将驱动杆73稳定地保持于该位置。

为使工具保持器50与工具保持器联接元件60脱离，机器100将致动头部76带至靠近于工具存储区域，并且以水平平移移动将工具保持器50的致动头部76***操纵工具80中(在外部凹陷部53处)。

如上文所描述，由于操纵工具80的锥形端部84和致动头部76的倒角之间的协作，操纵工具80在致动头部76的外部凹陷部53中的接合诱导了后者以及轴衬78和驱动杆73(与致动头部76相关联)的向下移置(图11)。

在该新位置，锁定球70可在内部自由移动，从而允许柄杆57a从外壳底座67a释放。

此时，机器100可沿着其轴线Z向上平移，从而使主轴12移动远离工具保持器50(图12)。

磁体55、56、65、66的吸引力通过线性致动器5的作用来克服，以用于竖直地定位工具保持器单元10。

图13示出了与不同工具保持器50相关联的新加工工具128的联接。

主轴12通过水平平移达到与该不同工具保持器50竖直对准的位置，该不同工具保持器50位于工具存储区域的另一存储站中。

机器100将工具保持器联接元件60和新工具保持器50带至沿着轴线Z向下移动的联接位置(图14)。

优选地并且如上文所描述，将新工具保持器50联接至主轴12的前自由端12a的步骤以下述方式来执行：

-使主轴12移动朝向新工具保持器50，

-通过磁体55、56(与工具保持器50的自由端相关联)和磁体65、66(与主轴12的前自由端12a相关联)之间的磁性相互作用(在这种情况下，通过工具保持器联接元件60)使驱动桩58相对于相应外壳底座68进行取向；和

-使主轴12的前自由端12a与工具保持器50的自由端磁性地相关联。

优选地，磁体55、56(与工具保持器50的自由端相关联)和磁体65、66(与主轴12的前自由端12a相关联，在这种情况下，与工具保持器联接元件60相关联)之间的磁性相互作用诱导了主轴12相对于工具保持器50的旋转，该旋转适于产生具有相对极性的磁体65、66和55、56两者(与主轴12和工具保持器50相关联)以及驱动桩58与相应外壳底座68的基本对准的条件。

一旦工具保持器联接元件60和新工具保持器50之间的这种磁性联接已完成，则主轴12通过水平平移(通过工具保持器单元10的移置设备1所操纵)而移动远离操纵工具80，如上文所描述。

在本水平平移期间，由于螺旋弹簧74(图15)的力，驱动元件72的致动头部76、轴衬78和驱动杆73逐渐地自身重新定位于柄杆57a的锁定位置。因此，将锁定球70逐渐地向外推动，从而将自身定位于工具保持器联接元件60的第一外壳底座67b中，从而将新工具保持器50的柄杆57a轴向地锁定于外壳底座67a中。

在优选实施例中，为验证所有这些操作已正确地实施(完全自动地执行)，机器100将工具保持器单元10定位于传感器120附近，传感器120读取致动头部76的位置，从而确认工具保持器单元10正确地处于工作位置(图16)。

在优选实施例中，本发明的方法还包括修改块或板坯材料200在工作平面102上的位置的步骤，即，重新定位块或板坯材料200。本步骤通过处理单元20来执行，并且首先必需的是，工具保持器50根据上文所示的过程从主轴12的前自由端12a脱开，即，主轴12的前自由端12a未联接至任何工具保持器50。

当必需重新定位块或板坯材料200时，控制单元103激活了处理单元20，处理单元20初始地处于图1至图2所示的配置。圆形刀片11(相对于块或板坯材料200升高)面向后者，并且板21为竖直的并且不可接触材料200。圆形刀片11相对于移置设备1的叉形本体13沿着轴线Z占据特定位置。

优选地，处理单元20通过使抓持器具或板21和对应吸盘21a(处于操作位置，相对于材料200为水平和近侧的，如图3所示)旋转来激活。优选地，一旦旋转，则板21相对于移置设备1的叉形本体13沿着轴线Z占据由圆形刀片11线圈所占用的位置。

优选地，控制单元103控制移置设备1以使板21抵接材料200，从而至少部分地压缩衬垫22,23a,23b。

优选地，相同单元130控制阀27的打开以实现空气吸入并且产生对于获得相对于材料200的重量的有效吸附效果所必需的真空。在这种配置中，材料200由于真空的效果而牢固地附连至板21，并且基于坐标X、Y和Z和基于控制单元103中所编程的绕着轴线Z的旋转而通过移置设备1移置至预想新位置。

当材料200的重新定位已完成时，控制单元控制阀27的闭合。因此，板21的吸盘21a中的压力的恢复和材料200的释放得以实现；板21现与材料200脱离分开，并且处理单元20可从其移动远离并停用。

优选地，处理单元20的停用包括绕着轴线E-E的旋转，以使板21返回至上文所描述的初始位置并且同时将圆形刀片11带至准备使用位置。

有利地，通过简单地利用相同参考***X、Y、Z和对应算法，材料200的重新定位在不影响控制单元103的数据处理的情况下来获得。

显然，为满足具体和偶然要求，本领域的技术人员可对于用于加工块或板坯材料的机器的工具保持器单元以及对于上文所描述的用于加工块或板坯材料的机器和方法做出许多修改和变型，然而所有修改和变型由如下述权利要求书所限定的本发明的保护范围所涵盖。

Claims (37)

1.一种用于加工块或板坯材料(200)的机器(100)的工具保持器单元(10)，所述工具保持器单元(10)在所述机器(100)的工作平面(102)上方可移动，待加工的所述块或板坯材料(200)放置于所述工作平面(102)上，其中所述工具保持器单元(10)包括：

-主轴(12)，圆形刀片(11)可安装于所述主轴(12)上，和

-联接组件(61)，所述联接组件(61)用于将第二加工工具(28、128)可移除地联接至所述主轴(12)的前自由端(12a)，所述联接组件(61)包括：

a)工具保持器(50)，所述工具保持器(50)与所述第二加工工具(28、128)相关联；

b)至少一个机械联接装置(63)，所述至少一个机械联接装置(63)提供有抵接关系协作元件(58、68)以使所述工具保持器(50)和所述主轴(12)彼此旋转地为一体的；和

c)所述工具保持器(50)的第一轴向锁定元件，所述第一轴向锁定元件配置成在平移和在基本轴向方向上将所述工具保持器(50)可移除地锁定于所述主轴(12)上，所述第一轴向锁定元件包括固定所述工具保持器(50)至所述主轴(12)的磁性固定装置；

其特征在于，所述联接组件(61)还包括：

d)基本圆柱形柄杆(57a)，所述基本圆柱形柄杆(57a)从所述工具保持器(50)的所述自由端延伸；

e)所述柄杆(57a)的基本圆柱形外壳底座(67a)，所述基本圆柱形外壳底座(67a)轴向地位于所述主轴(12)中，或如果存在的话位于工具保持器联接元件(60)中，所述工具保持器联接元件(60)与所述主轴(12)的所述前自由端(12a)相关联；和

f)所述工具保持器(50)的至少一第二轴向锁定元件(70)，所述至少一第二轴向锁定元件(70)配置成在平移和在基本轴向方向上将所述工具保持器(50)可移除地锁定于所述主轴(12)中，所述至少一第二轴向锁定元件(70)在径向方向上可平移移动，以将所述柄杆(57a)可移除地锁定于相应外壳底座(67a)中。

2.根据权利要求1所述的工具保持器单元(10)，其中所述工具保持器(50)的所述至少一第二轴向锁定元件(70)包括安装于所述柄杆(57a)中的至少一个锁定球(70)，所述至少一个锁定球(70)根据命令在以下位置之间可径向移动：

-所述柄杆(57a)的收缩释放位置，其中所述至少一个锁定球(70)未从所述柄杆(57a)突出，和

-所述柄杆(57a)的抽出锁定位置，其中所述至少一个锁定球(70)从所述柄杆(57a)至少部分地突出并且至少部分地容纳于对应第一外壳底座(67b)中，所述第一外壳底座(67b)形成于所述柄杆(57a)的所述基本圆柱形外壳底座(67a)中。

3.根据权利要求1或2所述的工具保持器单元(10)，其中所述工具保持器(50)包括所述工具保持器(50)的至少一第二轴向锁定元件(70)的驱动元件(72)，所述驱动元件(72)沿着所述工具保持器(50)的轴向方向可移动并且配置成从所述工具保持器(50)的外侧进行致动。

4.根据权利要求2和3所述的工具保持器单元(10)，其中所述驱动元件(72)包括驱动杆(73)，所述驱动杆(73)在以下位置之间在轴向方向上可滑动地安装于所述工具保持器(50)中：

-所述柄杆(57a)的第一锁定位置，其中所述驱动杆(73)将所述至少一个锁定球(70)推压于所述抽出位置，其中所述锁定球(70)从所述柄杆(57a)至少部分地突出；和

-所述柄杆(57a)的第二释放位置，其中所述至少一个锁定球(70)处于所述收缩位置并且至少部分地容纳于所述驱动杆(73)中所形成的相应第二外壳底座(73a)中。

5.根据权利要求4所述的工具保持器单元(10)，其中所述驱动杆(73)中所形成的锁定球(70)的所述第二外壳底座(73a)形成于所述驱动杆(73)的第一端部部分(73b)中。

6.根据权利要求4或5所述的工具保持器单元(10)，其中所述驱动杆(73)可滑动地安装于贯穿空腔(52)中，所述贯穿空腔(52)居中地形成于所述工具保持器(50)中。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的工具保持器单元(10)，其中所述驱动元件(72)包括沿着推力方向起作用的弹性元件(74)，所述弹性元件(74)适于将所述驱动杆(73)保持于所述柄杆(57a)的所述第一锁定位置。

8.根据权利要求7所述的工具保持器单元(10)，其中所述驱动元件(72)的所述弹性元件(74)为螺旋弹簧(74)，所述螺旋弹簧(74)安装于相应环形外壳底座(75)中，所述环形外壳底座(75)限定于所述工具保持器(50)中所形成的所述贯穿空腔(52)的内壁和所述驱动杆(73)的外壁之间的所述柄杆(57a)中。

9.根据权利要求8所述的工具保持器单元(10)，其中所述螺旋弹簧(74)包括相对端部，所述相对端部在延伸自所述贯穿空腔(52)的内壁的第一环形肩部(75a)上起作用，并且相应地在延伸自所述驱动杆(73)的外壁的第二环形肩部(75b)上起作用。

10.根据权利要求4至9中任一项所述的工具保持器单元(10)，其中所述工具保持器(50)的所述至少一第二轴向锁定元件(70)的驱动元件(72)包括致动头部(76)，所述致动头部(76)固定至所述驱动杆(73)的端部部分(73c)，所述端部部分(73c)相对于所述基本圆柱形柄杆(57a)的所述外壳底座(67a)在外部定位。

11.根据权利要求10所述的工具保持器单元(10)，其中所述驱动元件(72)的所述致动头部(76)可滑动地安装于所述工具保持器(50)的圆柱形部分(57b)上，所述圆柱形部分(57b)与所述基本圆柱形柄杆(57a)相对。

12.根据权利要求11所述的工具保持器单元(10)，其中所述驱动元件(72)的所述致动头部(76)通过固定元件(77)固定至所述驱动杆(73)的所述端部部分(73c)，所述端部部分(73c)相对于所述基本圆柱形柄杆(57a)的所述外壳底座(67a)在外部定位，所述固定元件(77)在贯穿狭槽(78b)中滑动地移动，所述贯穿狭槽(78b)形成于所述工具保持器(50)的所述圆柱形部分(57b)中。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的工具保持器单元(10)，其中所述驱动元件(72)的所述致动头部(76)包括外部凹陷部(53)，所述外部凹陷部(53)配置成接合所述致动头部(76)的操纵工具(80)。

14.根据权利要求13所述的工具保持器单元(10)，其中所述操纵工具(80)包括提供有锥形端部部分(84)的臂部(82)，所述锥形端部部分(84)配置成接合所述驱动元件(72)的致动头部(76)的所述外部凹陷部(53)并且配置成以平移方式将所述驱动元件(72)的所述驱动杆(73)驱动朝向所述柄杆(57a)的所述第二释放位置。

15.根据前述权利要求中任一项所述的工具保持器单元(10)，其中所述工具保持器(50)包括所述主轴(12)的所述前自由端(12a)处或如果存在的话所述工具保持器联接元件(60)处的联接凸缘(54)，所述工具保持器联接元件(60)与所述主轴(12)的所述前自由端(12a)相关联。

16.根据权利要求15所述的工具保持器单元(10)，当从属于权利要求10时，其中所述致动头部(76)抵接所述工具保持器(50)的所述联接凸缘(54)，此时所述驱动元件(72)的所述驱动杆(73)处于所述柄杆(57a)的所述第一锁定位置。

17.根据前述权利要求中任一项所述的工具保持器单元(10)，其中所述联接组件(61)还包括截头圆锥引导件(57)，所述截头圆锥引导件(57)共轴地延伸自所述工具保持器(50)；和对应截头圆锥底座(67)，所述截头圆锥底座(67)形成于所述主轴(12)的所述前自由端(12a)中，或如果存在的话形成于所述工具保持器联接元件(60)中，所述工具保持器联接元件(60)与所述主轴(12)的所述前自由端(12a)相关联。

18.根据权利要求17所述的工具保持器单元(10)，其中所述基本圆柱形柄杆(57a)共轴地延伸自所述截头圆锥引导件(57)。

19.根据前述权利要求中任一项所述的工具保持器单元(10)，其中固定所述工具保持器(50)至所述主轴(12)的所述磁性固定装置包括：

c1)至少一个第一磁体(65、66)，所述至少一个第一磁体(65、66)布置于所述主轴(12)的所述前自由端(12a)处，或如果存在的话布置于工具保持器联接元件(60)处，所述工具保持器联接元件(60)与所述主轴(12)的所述前自由端(12a)相关联，和

c2)至少第二磁体(55、56)，所述至少第二磁体(55、56)布置于所述工具保持器(50)的所述自由端处。

20.根据权利要求19所述的工具保持器单元(10)，其中固定所述工具保持器(50)至所述主轴(12)的所述磁性固定装置包括：

-具有北极性的至少两个第一磁体(65)和具有南极性的至少两个第一磁体(66)，所述第一磁体(65、66)与所述主轴(12)的所述前自由端(12a)相关联，或如果存在的话与关联于所述主轴(12)的所述前自由端(12a)的所述工具保持器联接元件(60)相关联，并且以彼此交替方式周向地布置于所述前自由端(12a)处，或如果存在的话布置于所述工具保持器联接元件(60)处，和

-具有南极性的至少两个第二磁体(55)和具有北极性的至少两个第二磁体(56)，所述第二磁体(55、56)与所述工具保持器(50)的自由端相关联并且以彼此交替方式周向地布置于所述工具保持器(50)的所述自由端处。

21.根据前述权利要求中任一项所述的工具保持器单元(10)，其中所述至少一个机械联接装置(63)的所述抵接关系协作元件(58、68)包括：

-多个驱动桩(58)，所述多个驱动桩(58)轴向地延伸自所述工具保持器(50)的所述自由端和所述主轴(12)的所述前自由端(12a)或如果存在的话所述工具保持器联接元件(60)的一者，所述工具保持器联接元件(60)与所述主轴(12)的所述前自由端(12a)相关联，和

-所述驱动桩(58)的对应多个外壳底座(68)，所述多个外壳底座(68)形成于所述工具保持器(50)的所述自由端和所述主轴(12)的所述前自由端(12a)或如果存在的话所述工具保持器联接元件(60)的另一者中，所述工具保持器联接元件(60)与所述主轴(12)的所述前自由端(12a)相关联。

22.一种用于加工块或板坯材料(200)的机器(100)，所述机器(100)包括工作平面(102)和根据前述权利要求中任一项所述的工具保持器单元(10)，待加工的所述块或板坯材料(200)放置于所述工作平面(102)上。

23.根据权利要求22所述的机器(100)，所述机器(100)还包括处理单元(20)，所述处理单元(20)联接至所述工具保持器单元(10)并且提供有待加工的所述块或板坯材料(200)的抓持器具(21a)，其中所述抓持器具(21a)在相对于所述工作平面(102)远侧的第一非操作位置和相对于所述工作平面(102)近侧的第二操作位置之间为可移动的，所述抓持器具(21a)在所述第一非操作位置和所述第二操作位置之间为可旋转的。

24.根据权利要求22或23中任一项所述的机器(100)，其中所述工具保持器单元(10)为根据权利要求14所述的，其中所述机器(100)还包括工具存储区域，所述工具存储区域包括与相应加工工具(28)相关联的多个工具保持器(50)存储站，并且其中所述存储站包括用于支撑所述工具保持器(50)的叉形元件，所述叉形元件提供有所述工具保持器(50)的所述至少一第二轴向锁定元件(70)的所述驱动元件(72)的所述致动头部(76)的操纵工具(80)。

25.根据权利要求24所述的机器(100)，其中所述叉形元件的所述操纵工具(80)包括提供有锥形端部部分(84)的所述叉形元件的至少一个臂部(82)，所述锥形端部部分(84)配置成接合所述驱动元件(72)的所述致动头部(76)的所述外部凹陷部(53)并且配置成以平移方式将所述工具保持器(50)的所述至少一第二轴向锁定元件(70)的所述驱动元件(72)的所述驱动杆(73)驱动朝向所述柄杆(57a)的所述第二释放位置。

26.一种用于加工块或板坯材料(200)的方法，所述方法包括以下步骤：

A)将块或板坯材料(200)布置于工作平面(102)上，

B)使工具保持器单元(10)在所述工作平面(102)上方移动，所述工具保持器单元(10)包括圆形刀片(11)安装于其上的主轴(12)，

C)通过所述圆形刀片(11)对于所述块或板坯材料(200)执行切割操作，

D)使所述工具保持器单元(10)绕着基本平行于所述工作平面(102)的轴线旋转，

E)通过联接组件(61)将第二加工工具(28、128)可移除地联接至所述工具保持器单元(10)的所述主轴(12)的前自由端(12a)，所述联接组件(61)包括：

a)工具保持器(50)，所述工具保持器(50)与所述第二加工工具(28、128)相关联；

b)至少一个机械联接装置(63)，所述至少一个机械联接装置(63)提供有抵接关系协作元件(58、68)以使所述工具保持器(50)和所述主轴(12)彼此旋转地为一体的；和

c)所述工具保持器(50)的第一轴向锁定元件，所述第一轴向锁定元件配置成在平移和在基本轴向方向上将所述工具保持器(50)可移除地锁定于所述主轴(12)上，所述第一锁定元件包括固定所述工具保持器(50)至所述主轴(12)的磁性固定装置；

F)通过所述第二加工工具(28、128)对于所述块或板坯材料(200)执行额外加工，所述方法特征在于，所述联接组件(61)还包括：

d)基本圆柱形柄杆(57a)，所述基本圆柱形柄杆(57a)延伸自所述工具保持器(50)的所述自由端；

e)所述柄杆(57a)的基本圆柱形外壳底座(67a)，所述基本圆柱形外壳底座(67a)轴向地位于所述主轴(12)中，或如果存在的话位于工具保持器联接元件(60)中，所述工具保持器联接元件(60)与所述主轴(12)的所述前自由端(12a)相关联；和

f)所述工具保持器(50)的至少一第二轴向锁定元件(70)，所述至少一第二轴向锁定元件(70)配置成在平移和在基本轴向方向上将所述工具保持器(50)可移除地锁定于所述主轴(12)中，所述至少一第二轴向锁定元件(70)在径向方向上为可平移移动的，以将所述柄杆(57a)可移除地锁定于相应外壳底座(67a)中；

并且特征在于，所述步骤E)包括以下步骤：

E1)使所述主轴(12)移动朝向所述工具保持器(50)，

E2)以彼此对准的方式对所述联接组件(61)的所述机械联接装置(63)的所述抵接关系协作元件(58、68)进行取向，

E3)将所述工具保持器(50)的所述基本圆柱形柄杆(57a)***所述外壳底座(67a)中，所述外壳底座(67a)轴向地形成于所述主轴(12)中或如果存在的话形成于所述工具保持器联接元件(60)中，所述工具保持器联接元件(60)与所述主轴(12)的所述前自由端(12a)相关联；

E4)通过所述第一轴向锁定元件使所述主轴(12)或如果存在的话关联于所述主轴(12)的所述前自由端(12a)的所述工具保持器(60)与所述工具保持器(50)磁性地相关联；和

E5)使所述工具保持器(50)的所述至少一第二轴向锁定元件(70)在径向方向上平移以将所述联接组件(61)的所述柄杆(57a)可移除地锁定于相应外壳底座(67a)中。

27.根据权利要求26所述的方法，其中所述工具保持器(50)的所述至少一第二轴向锁定元件(70)包括安装于所述柄杆(57a)中的至少一个锁定球(70)，所述至少一个锁定球(70)根据命令在以下位置之间为可径向移动的：

-所述柄杆(57a)的收缩释放位置，其中所述至少一个锁定球(70)未从所述柄杆(57a)突出，和

-所述柄杆(57a)的抽出锁定位置，其中所述至少一个锁定球(70)从所述柄杆(57a)至少部分地突出并且至少部分地容纳于对应第一外壳底座(67b)中，所述第一外壳底座(67b)形成于所述柄杆(57a)的所述基本圆柱形外壳底座(67a)中，

其中所述工具保持器单元(50)包括所述至少一个锁定球(70)的驱动元件(72)，所述驱动元件(72)包括驱动杆(73)，所述驱动杆(73)在以下位置之间在轴向方向上可滑动地安装于所述工具保持器(50)中：

-所述柄杆(57a)的第一锁定位置，其中所述驱动杆(73)将所述至少一个锁定球(70)推压于所述抽出位置，其中所述锁定球(70)从所述柄杆(57a)至少部分地突出；和

-所述柄杆(57a)的第二释放位置，其中所述至少一个锁定球(70)处于所述收缩位置并且至少部分地容纳于所述驱动杆(73)中所形成的相应第二外壳底座(73a)中；并且

其中使所述工具保持器(50)的所述至少一第二轴向锁定元件(70)平移的所述步骤E5)包括使所述驱动杆(73)移动朝向所述柄杆(57a)的所述第一锁定位置，其中所述驱动杆(73)将所述至少一个锁定球(70)推压于所述抽出位置，其中所述至少一个锁定球(70)从所述柄杆(57a)至少部分地突出。

28.根据权利要求27所述的方法，其中所述驱动杆(73)通过驱动元件(72)移动朝向所述柄杆(57a)的所述第一锁定位置，所述驱动元件(72)包括沿着推力方向起作用的弹性元件(74)，所述弹性元件(74)适于将所述驱动杆(73)保持于所述柄杆(57a)的所述第一锁定位置。

29.根据权利要求26至28中任一项所述的方法，其中固定所述工具保持器(50)至所述主轴(12)的所述磁性固定装置包括：

-具有北极性的至少两个第一磁体(65)和具有南极性的至少两个第一磁体(66)，所述第一磁体(65、66)与所述主轴(12)的所述前自由端(12a)相关联，或如果存在的话与关联于所述主轴(12)的所述前自由端(12a)的所述工具保持器联接元件(60)相关联，并且以彼此交替方式周向地布置于所述前自由端(12a)处，或如果存在的话布置于所述工具保持器联接元件(60)处，和

-具有南极性的至少两个第二磁体(55)和具有北极性的至少两个第二磁体(56)，所述第二磁体(55、56)与所述工具保持器(50)的自由端相关联并且以彼此交替方式周向地布置于所述工具保持器(50)的所述自由端处；并且

其中使所述主轴(12)或如果存在的话关联于所述主轴(12)的所述前自由端(12a)的所述工具保持器联接元件(60)与所述工具保持器(50)磁性地相关联的所述步骤E4)包括所述第二磁体(55、56)和所述第一磁体(65、66)之间的磁性相互作用，所述第二磁体(55、56)与所述工具保持器(50)的所述自由端相关联，所述第一磁体(65、66)与所述主轴(12)的所述前自由端(12a)相关联或如果存在的话与关联于所述主轴(12)的所述前自由端(12a)的所述工具保持器联接元件(60)相关联，所述磁性相互作用诸如以彼此对准的方式对所述联接组件(61)的机械联接装置(63)的抵接关系协作元件(58、68)进行取向。

30.根据权利要求26所述的方法，还包括使所述第二加工工具(28、128)与所述工具保持器单元(10)的主轴(12)的所述前自由端(12a)脱离或如果存在的话与关联于所述主轴(12)的所述前自由端(12a)的所述工具保持器联接元件(60)脱离的步骤G)，其中所述步骤G)包括以下步骤：

G1)使所述工具保持器(50)的所述至少一第二轴向锁定元件(70)在径向方向上平移以使所述柄杆(57a)与相应外壳底座(67a)可移除地解锁；

G2)将所述柄杆(57a)从相应外壳底座(67a)抽出；和

G3)通过使所述工具保持器(50)移动远离所述前自由端(12a)或如果存在的话移动远离关联于所述主轴(12)的所述前自由端(12a)的所述工具保持器联接元件(60)，使所述工具保持器(50)与所述主轴(12)的所述前自由端(12a)分离或如果存在的话与关联于所述主轴(12)的所述前自由端(12a)的所述工具保持器联接元件(60)分离。

31.根据权利要求27和30所述的方法，其中所述步骤G1)包括使所述工具保持器(50)的所述至少一个轴向锁定球(70)在径向方向上平移朝向所述柄杆(57a)的所述收缩释放位置，其中所述至少一个锁定球(70)未从所述柄杆(57a)突出。

32.根据权利要求31所述的方法，其中使所述工具保持器(50)的所述至少一个轴向锁定球(70)在径向方向上平移的所述步骤G1)通过使所述驱动元件(72)的所述驱动杆(73)移动朝向所述柄杆(57a)的所述第二释放位置而执行，其中所述至少一个锁定球(70)至少部分地容纳于所述驱动杆(73)中所形成的相应第二外壳底座(73a)中。

33.根据权利要求28和32所述的方法，其中所述驱动杆(73)移动朝向所述柄杆(57a)的所述第二释放位置，所述柄杆(57a)沿着其推力方向压缩所述弹性元件(74)。

34.根据权利要求26至33中任一项所述的方法，还包括将多个第二加工工具(28、128)和与之相关联的工具保持器(50)存储于工具存储区域中的步骤，所述工具存储区域包括关联于相应加工工具(28、128)的多个工具保持器(50)存储站。

35.根据权利要求27和34所述的方法，其中所述工具保持器(50)的所述至少一第二轴向锁定元件(70)的所述驱动元件(72)包括致动头部(76)，所述致动头部(76)固定至所述驱动杆(73)的端部部分(73c)，所述端部部分(73c)相对于所述柄杆(57a)的所述外壳底座(67a)在外部定位并且提供有外凹陷部(53)，所述外凹陷部(53)配置成接合所述致动头部(76)的操纵工具(80)；

其中所述存储站包括用于支撑所述工具保持器(50)的叉形元件，所述叉形元件提供有所述操纵工具(80)；并且

其中通过将用于支撑所述工具保持器(50)的所述叉形元件的所述操纵工具(80)接合于所述工具保持器(50)的所述至少一第二轴向锁定元件(70)的所述驱动元件(72)的所述致动头部(76)的所述外凹陷部(53)中，所述驱动杆(73)移动朝向所述柄杆(57a)的所述第二释放位置。

36.根据权利要求35所述的方法，其中用于支撑所述工具保持器(50)的所述叉形元件的所述操纵工具(80)通过将所述致动头部(76)侧向地***所述叉形元件中而接合于所述致动头部(76)的所述外凹陷部(53)中。

37.根据权利要求35所述的方法，其中所述叉形元件的所述操纵工具(80)包括所述叉形元件的至少一个臂部(82)，所述至少一个臂部(82)提供有锥形端部部分(84)，所述锥形端部部分(84)配置成接合于所述驱动元件(72)的所述致动头部(76)的所述外凹陷部(53)中。

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