CN117020687A - 装载装置、机床和用于装载或卸载工具的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于机床(10)的装载装置(70)包括可在第一交接位置(94)和第二交接位置(96)之间移动的工具穿梭机(90)、用于装入或取出工具(66)的供应部位(144)以及配属于工具穿梭机(90)并且具有至少一个抓持机构(190)的工具带动单元(120)，所述抓持机构被设计成，抓持待传送的工具(66)并且将其固定在工具穿梭机(90)上。供应部位(144)对于处在第一交接位置(94)中的工具穿梭机(90)能够达到。工具穿梭机(90)设计用于，在供应部位(144)和工具储仓(60)的储仓部位(64)之间交换工具(66)。储仓部位(64)对于处在第二交接位置(96)中的工具穿梭机(90)能够达到。抓持机构(190)具有可相对于工具穿梭机(90)的基体(102)移动的引导元件(198)和可相对于引导元件(198)移动的固定元件(208)，其中，至少是引导元件(198)能够平行于工具(66)的纵轴线(130)移动。一种机床(10)和一种更换工具的方法使用了这种装载装置(70)。

Description

装载装置、机床和用于装载或卸载工具的方法

技术领域

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

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。

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。

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***运动。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

发明内容

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。

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。

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：

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，

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，

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

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，

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

至少引导元件可以平行于工具的纵轴线移动。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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***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。

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。

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***工具储仓的空闲储仓部位中。

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***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***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***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)。

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。

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。

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。

根据另一个方面，本发明涉及一种机床，所述机床包括：

机架，

至少一个工件支架，

至少一个可以相对于工件支架移动的工具主轴，

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

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，

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。

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。

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。

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***间接地进行，以用于在两个工具储仓之间传送工具。

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。

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。

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：

将工具***供应部位，

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，

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，

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

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。

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。

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。

附图说明

更多的特征和优点参考附图从以下对几个示例设计的介绍中得出。其中：

图1示出机床的透视图；

图2示出具有工具储仓和装载装置的机床的俯视图。

图3示出具有工具储仓和装载装置的机床的另一俯视图；

图4示出具有工具储仓和装载装置的机床的另一俯视图；

图5示出装载装置的透视图。

图6示出根据图5的装载装置的部分视图，用于说明供应部位；

图7示出根据图5的装载装置的另一透视部分视图；

图8示出装载装置的供应部位的部分视图，以说明处于阻挡位置中的止挡；

图9示出基于图8的供应部位的部分视图，用于说明释放位置中的止挡；

图10示出处于退出位置的工具穿梭机的工具带动单元的抓持机构的剖视图；

图11示出基于图10的另一剖视图，处于已经移动到工具中的抓持机构的位置，但还未锁定；

图12示出基于图10和11的另一剖视图，处于抓持机构的完全移入的位置，处于锁定状态；

图13示出通过借助图10至图12所示的工具穿梭机的另一剖视图，其中，工具带动单元和抓持机构处于不同定向；

图14示出具有抓持机构的工具穿梭机和由抓持机构保持的工具的透视图；以及

图15示出说明用于在机床中装入或取出工具的方法的示例设计的简化框图。

具体实施方式

图1基于透视图示出整体用10表示的机床的基本结构。此外，图2至图4示出机床10的不同俯视图。在根据图1至图4的示例设计中，机床10被设计为所谓的龙门式机器。这不应理解为限制。龙门吊设计(例如固定龙门吊)或移动柱设计也是可以想象的。

在至少一些图中，为了说明的目的示出笛卡尔坐标系X-Y-Z。坐标系用于说明机床10及其部件的基本定向和运动轴。标记为X的轴通常表示纵向伸展。标记为Y的轴通常表示深度伸展。在实施例中，X轴和Y轴一起限定出水平面。标记为Z的轴通常表示高度伸展。X-Y-Z坐标系主要是为了说明的目的而不是被认为是限定目的。当然，也可以使用其他坐标系来介绍机床10及其部件。本领域技术人员可以进行适当的改造。

在根据图1的实施例中，机床10具有机架12，所述机架也可称为基座或底座。在显示为龙门式机器的构造中，机架12包括两个侧向颊板14，在侧向颊板的上侧上形成有引导件(Y型引导件)。机床10限定出工作空间16，在所述工作空间中可以加工工件，特别是通过切削加工来实现。工作空间16通常是封闭的(图1中未示出)。

工具机10包括带有工具保持件22的工具主轴20，该工具保持件22被设计成用于容纳工具。在实施例中，工具主轴20竖直定向。工具主轴20在图1中设计为悬挂式主轴。工具可以围绕竖直定向的主轴轴线驱动。工具主轴20可以相对于工件支架26移动，以便加工布置在那里的工件(图1中未示出)。在实施例中，工件支架26布置在枢转桥接件28上，该枢转桥接件在两侧支承在机架12的颊板14上。可以设想其他构造。工具主轴20在图1中设计为悬挂式主轴。

工具主轴20可以相对于工件支架26在三个直线轴上移动。为此目的，在实施例中设置有X滑座30、Y滑座32和Z滑座34。Y滑座32位于机架12的颊板14上。X滑座30可以直线移动地布置在Y滑座32上。Z滑座34以能够直线移动的方式构造在X滑座30上。Z滑座承载工具主轴20。X滑座30承载Z滑座34。Y滑座32承载X滑座30。

X滑座30可以沿Y滑座32在X轴40(X方向)上以平移方式移动。Y滑座32可以沿着机架12的颊板14在Y轴42(Y方向)上以平移方式移动。Z滑座34可以沿着X滑座30在Z轴44(Z方向)上移动。Z滑座34可以竖直移动。X滑座30和Y滑座32可以水平移动。在实施例中，枢转桥接件28(A轴，参见绕X轴的枢转运动)和工件支架26(C轴，参见绕Z轴的枢转运动)提供其他(旋转)运动轴线。总之，机床10可以进行5轴加工。可以设想机床10的其他设计，例如具有4轴运动、3轴运动等。

为了说明的目的，在图1中，箭头50指示加工侧，其也可称为前侧。相反的箭头52指示工具装载侧，其也可称为后侧。这不应理解为是限定性的。

图2至图4示出机床10的不同构造的俯视图。图2所示的机床10在其基本构造方面对应于参考图1所示的设计。机床10的控制单元在图2中以56表示。控制单元56控制机床10的部件。这例如涉及工件的加工，而且还涉及工件更换、工具更换、工具管理、位置监测、辅助单元的控制等。

此外，在示意图中示出工具储仓60，该工具储仓例如设计为链式储仓62。工具储仓60具有用于保持工具66的多个储仓部位64。在图2所示的设计中，工具储仓60在水平面中定向。保持在工具储仓60的储仓部位64中的工具66竖直定向。以这种方式，带有其工具保持件22的工具主轴20可以使用拾取方法从工具储仓60中取出工具66以及根据需要将工具放置在工具储仓中。工具主轴20可以从上方取出或存放工具66。

为了装载工具储仓60设置有装载装置70。装载装置70被设计成在进入开口74和工具储仓60之间传送工具66，参见标记为72的箭头。工具66可以在进入开口74处提供，并且可以从那里通过装载装置70被装入到工具储仓60的空闲的储仓部位64中，该储仓部位由工具储仓60在那里提供。

在根据图2的实施例中，装载装置70的进入开口74布置在机床10的后侧(工具装载侧52)。例如，进入开口74可以由门76关闭。工具66可以被手动地***进入开口74中并且放置在那里，以用于装载装置70的其他操作。此外，包壳78在图2中由虚线示出。包壳78至少包围机床10的部分区段。

图3以双主轴设计示出机床10的示意俯视图。设置有两个分别设有工具保持件22的工具主轴20，所述工具主轴通过共用的Y滑座32上的Z滑座34和X滑座30彼此间隔开地布置。在根据图3的实施例中，两个工具主轴20可以在X方向上彼此独立地移动。但是，可以使用移位运动的软件关联。工件支架26在枢转桥接件28上被与两个工具主轴20中的每一个相对应。按照这种方式，两个工件就可以一起(同步)进行加工。

根据图3的机床10具有两个工具储仓60，其中一个工具储仓分别对应于两个工具主轴20之一。装载装置70被设置用于装载工具储仓60并且可以经由进入开口74来装载工具66。

图4示出具有单个工具主轴20和单个工件支架26的机床10的示意性俯视图。在机床10的工作空间16后面的后部区域中，两个工具储仓60彼此并排布置。两个工具储仓60对于工具主轴20而言可以达到，以进行拾取更换。两个工具储仓60中只有一个与装载装置70关联，所述装载装置的进入开口74可以通过机床10后部区域中的工具装载侧52达到。然而，在给定构造中，工具66也可以被装入到另一个工具储仓60中(或从那里取出)。在这种情况下，工具66在两个相邻的工具储仓60之间进行传送，这是由工具主轴20实现的。以这种方式也可以进行分类过程。

不言而喻，参考图2至图4所示的装载装置70的构造不一定设置有进入开口74在与加工侧50(前侧)相对的后工具装载侧52上的布置方案。装载装置70也可以沿侧向联接到工具储仓60。

基于参照图1至图4所示的机床10的构造，下面参照图5至图14解释装载装置70的示例性构造和细节。装载装置70适用于装载工具储仓60。以此方式，可以装入或取出工具66。将工具66放置在进入开口74中或将工具66从进入开口74中取出的过程可以由操作者在需要时与主时间并行地进行。

图5从下方示出装载装置70的透视图。图7从上方示出相应的局部透视图。图6图示了进入开口74的细节。

装载装置70包括工具穿梭机90，所述工具穿梭机支承在相对于机架固定的载体92上。工具穿梭机90可以在第一交接位置94和第二交接位置96之间移动。在图3中，标记为98的双箭头表示相关联的行进路径。工具穿梭机90尤其可以直线移动；也参见图2中的双箭头72，其示出进入开口74和工具储仓60之间的传送运动。

工具穿梭机90具有基体102，所述基体在实施例中设计为基板。基体102通过滑座106支承在引导件104上，所述引导件固定在相对于机架固定的载体92上。在实施例中，分配有两个相互平行的引导件104，该引导件平行于行进路径98地定向。工具穿梭机90的基体102具有四个滑座106，滑座中的两个滑座106分别支承在两个引导件104之一上。工具穿梭机90由驱动器108驱动，所述驱动器例如被设计为气缸。驱动器108作用在带动件110上，所述带动件固定在工具穿梭机90的基体102上，也参见图7。此外，设计为所谓的牵引线缆的供电线路在图5中以114表示。供电线路114将工具穿梭机90连接到相对于机架固定的载体92。按照这种方式，信息、能量和运行介质可以独立于工具穿梭机90的当前位置地传送。

装载装置70的工具穿梭机90还承载工具带动单元120。工具带动单元120设计用于抓持工具66。以此方式，工具66可以固定在工具穿梭机90上并且通过工具穿梭机90的运动在第一传送位置94和第二传送位置96之间传送。在第二传送位置96，传送在装载装置70的工具穿梭机90和工具储仓60的储仓部位64之间进行(在这方面也参见图2)。在所示的实施例中，工具带动单元120贯穿载体92中的开口122，参见图7。

在图5和图6中，工具66分别由工具带动单元120保持在工具穿梭机90上。在图6中，备取的工具66在进入开口74处处于待用位置。

工具66例如是钻孔工具、铣刀等，一般是用于切削加工的工具。工具66包括加工区段124和与加工区段124相背离的中空柄126。加工区段124可包括至少一个刀刃。工具带动单元120被设计成，至少部分地移动到工具66的中空柄126中，以便通过中空柄126抓持和固定工具66。在实施例中，中空柄126在其端部具有两个彼此错开180°的凹部128，这两个凹部可用于确保工具66在装载装置70中需要的转动定向。

工具66包括纵轴线130。中空柄126至少分段地与纵轴线130同中心地构造。工具66还包括布置在中空柄126和加工区段124之间的操作区段132。操作区段132可以是具有用于操作的功能元件的环绕凸起。在实施例中，操作区段132包括支撑面134、操作凹槽136和至少一个定向凹槽138。此外，操作区段132中的凹部140在图5和图6中指示，其例如被设计用于容纳工具标识符。

供应部位144用于提供工具66以供工具带动单元120拾取。图6以放大图示出供应部位144。在图6中，工具66经由进入开口74被带到供应部位144。工具66以操作区段132的支撑面134放置在两个侧向供应支架146上。操作人员可以手动放下工具66。止挡150也设置在供应部位144处(图5中示出，在图6中被工具66遮挡)，所述止挡确保所使用的工具66在第一交接位置94处被提供，并且不能被推移超出第一交接位置。

图6还使用部分虚线(因为被遮挡)图示示出定向辅助件154，所述定向辅助件布置在供应部位144处并且在使用工具66时，确保中空柄126的凹部128的所需定向。以这种方式，工具66只能以期望的优选定向放置在供应部位144处，以便在那里在第一传送位置94中做好准备，以由工具带动单元120进行拾取。

图6还示出两个传感器158、160，所述传感器设置在供应部位144处，以便监测工具66的提供。举例来说，传感器158是与工具66的中空柄126对齐的接近传感器。当工具66在供应支架146上足够远地朝向第一交接位置94推移时，接近传感器158检测到中空柄126的存在。例如，传感器160是用于检测凹部140的传感器。在示例设计中，传感器160被设计为检测凹部140的存在。在示例设计中，传感器160被设计用于读取位于凹部140中的工具标识符。

图7还示出：在实施例中，工具带动单元120承载悬臂166，所述悬臂布置在工具带动单元120的背离工具66的端部上。在实施例中，悬臂166位于载体92上方，也参见图13。悬臂166承载具有至少一个接近传感器170的位置监测单元168。当工具带动单元120***作以便借助抓持机构(参见图10中的附图标记190)***工具66的中空柄126中并固定工具66时，悬臂166在所示构造中，能够沿竖直移动。以此方式，可以监测工具带动单元120的运行状态。

图8和图9示出供应部位144的止挡150，也参见图5。图8示出处于锁定位置的止挡150。图9示出处于释放位置中的止挡150。在供应部位144，止挡150跟随供应支架146。放置在那里的工具66可以被向上推到止挡150处。如果工具66在那里与操作区段132发生贴靠，则工具位于第一交接位置94中。工具66准备好由工具穿梭机90的工具带动单元120接收。在图8中通过双箭头144示出：止挡150是可移动的。

止挡150构造在主体176上，预紧元件178作用于所述主体上。预紧元件178将止挡150推向图8中所示的锁定位置。在锁定位置中，工具66不能平移式地借助工具穿梭机90从第一传送位置94移动到第二传送位置96，参见图5和图7中所示的行进路径98。为了将止挡150送到图9中所示的释放位置，工具穿梭机90可以在接近时，作用于止挡150的主体176处的控制面180。当止挡150占据图9中所示的释放位置时，工具66能够以其支承面134滑过止挡150。

在补充参考图10至图13的情况下，更详细地说明装载装置70的工具带动单元120的设计。图10至图12分别示出通过装载装置70的工具穿梭机90的横截面，其中，示出工具带动单元120相对于工具66的不同位置。图13示出装载装置70的工具穿梭机90的纵向截面。图13中所示的位置对应于图11中的位置。

工具带动单元120包括抓持机构190，所述抓持机构具有带引导活塞196的引导缸194。在引导活塞196的面向工具66的端部上安放有引导元件198，所述引导元件可以至少分段地移动到工具66的中空柄126中。引导活塞196位于带动壳体200中，所述带动壳体固定在工具穿梭机90的基体102上。抓持机构190还包括带有固定活塞206的固定缸204。在固定活塞206面向工具66的端部上安置有固定元件208，所述固定元件可以至少分段地移动到工具66的中空柄126中。固定活塞206位于引导活塞196的凹部210中。引导缸194和固定缸204一起形成可伸缩的缸对。

在实施例中，引导活塞196与工具66的纵轴线130同中心地布置。在实施例中，固定活塞206布置成与工具66的纵轴线130同中心。引导活塞196和固定活塞206可以平行于纵轴线130或沿着纵轴线130移动，参见双箭头212。引导活塞196可以相对于带动壳体200进而相对于工具穿梭机90的基体102移动。引导活塞196和固定活塞206可以相对于彼此移动。引导活塞196的运动范围由引导缸194的带动壳体200限定。固定活塞206的运动范围由固定缸204中的凹部210限定。

基于带动壳体200的相当大的竖直伸展，引导活塞196具有相当大的行进路径。凹部210的竖直伸展明显更小，导致固定活塞206的行进路径更小。当引导活塞196运动时，固定活塞206原则上随之运动。固定活塞206相对于引导活塞196的运动包括很小的偏移冲程。

引导元件198和固定元件208相配合，以便将工具66通过其中空柄126固定在抓持机构190上。为此，抓持机构190包括例如设计为卡位球的卡位元件214。卡位元件214至少分段地置于引导元件198中的卡位凹部216中。固定元件208包括挤压区段218，所述挤压区段例如被设计为锥体。当固定元件208在固定活塞206的运动期间相对于引导元件198朝向工具66的方向移动时，挤压区段218可以将卡位元件214沿径向向外挤压。

在图10所示的位置中，具有引导元件198和固定元件208的抓持机构190还没有接合到工具66的中空柄126中。卡位区段224构造在中空柄126中，所述卡位区段包括由肩部形成的底切部。当固定元件208以挤压区段218将卡位元件214在那里沿径向向外挤压时，卡位元件214可以在卡位区段224上卡位。

在图11所示的位置中，带有引导元件198的抓持机构190已经***到工具166的中空柄126中。工具66和引导元件198彼此同中心对齐。然而，工具166还没有在抓持机构190上固定。卡位元件214还没有被挤压区段218朝向工具66的锁定部分224的方向向外挤压。

图12示出这样的状态。该状态通过固定活塞206相对于引导活塞196进一步朝向工具66的方向移动而实现。这通过固定元件208和挤压区段218的与此相关移位使得卡位元件214接合到卡位区段224中。在这种状态下，工具66不会从抓持机构190上掉下来。工具66可以(在必要时通过轻微提升)从供应部位166提升并且由工具穿梭机90从第一传送位置94朝向第二传送位置98的方向移动，以送出到工具储仓60。

引导缸194和固定缸204可以借助流体控制，例如以气动的方式控制。除了引导缸194之外，固定缸204形成另一偏移阶梯，其实现了对工具66的锁定。工具66被牢固地卡位在工具带动单元120的抓持机构190上。在实施例中，这通过接合到工具的中空柄部126中并且通过在那里卡位来实现。因此，工具66的操作区段132可用于进一步的处理操作。例如，工具66可以通过操作区段132的操作凹槽136放置在工具储仓60的储仓部位64中。

图13结合纵向截面示出抓持机构190与具有位置监测单元170和至少一个接近传感器168的悬臂166的相互配合，也参见图7和图14。在实施例中，悬臂166布置在工具66的背离固定活塞206的端部上。当引导活塞196移动时，固定活塞206也移动。由此，引导活塞196的位置也可以通过接近传感器170来检测和监测。固定活塞206和引导活塞196之间的相对运动例如在引导活塞196相对于引导缸194的带动壳体200运动之后发生。在引导活塞194和引导活塞196之间位置有偏差时，引导元件198可能甚至不能进入工具66的中空柄126中。总的来说，两种运动因此可以仅用一个接近传感器170来监测。

引导缸194和固定缸204例如是双作用缸。从抓持机构190的在图13中所示的位置出发，工具66可以卡位在工具带动单元120上。然后，工具66可以在必要时从供应支架146上抬起一点。在图13所示的位置中，工具穿梭机90处于第一交接位置94。因此，工具穿梭机90将止挡150带到释放位置中。工具66可以在其朝向第二交接位置96移动时，越过止挡150。

图14示出处于与装载装置70的其他部件分离的状态下的工具穿梭机90。在实施例中，两个滑座234设置在基体102上，这两个滑座被设计成在工具穿梭机90朝向第一传送位置94的方向移动期间接触和挤压止挡150的控制面180。按照这种方式，止挡150可以工具穿梭机90可以克服预紧元件178的力从锁定位置移动到释放位置，再次参见图8和图9。

图14还示出两个定向辅助件236，这两个定向辅助件确保凹部128在工具66的中空柄126中的相对定向。在实施例中，定向辅助件236布置在引导活塞196上。

图15使用示意性框图来说明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的示例设计。在实施例中，该方法开始于步骤S10。

在步骤S12中，将工具***装载装置的供应部位中。这可以由操作人员手动完成。工具可以在供应部位已经便利地为了由工具带动单元接收而对齐。

步骤S14包括将工具穿梭机定位在提供工具的第一交接位置。例如，具有抓持机构的工具带动单元与所提供的工具的纵轴线同中心地对准。

步骤S16包括通过抓持机构抓持工具。在子步骤S18中，这包括引导元件(连同固定元件)的移动，例如移动到工具的中空柄中。此外，在子步骤S20中，固定元件相对于引导元件移动，以便将工具锁定在抓持机构上。子步骤S20通常跟在子步骤S18之后。

之后是步骤S22，其包括将工具穿梭机从第一交接位置移动到第二交接位置。在第二交接位置中，在工具储仓中有空闲的储仓部位，可以将工具送出至该位置。因此，在一个示例设计中，当工具穿梭机达到第二交接位置时，工具已经足够程度地在工具储仓中固定。这例如通过工具的操作区段上的操作凹槽来完成，该操作凹槽未被抓取机构占据。

步骤S24包括送出工具和释放抓持机构。这包括子步骤S26，在该子步骤中，固定元件相对于引导元件移动以便解锁工具的固定位置。随后可以进行子步骤S28，在该子步骤中引导元件(连同固定元件)从工具的中空柄中移出。然后可以将工具穿梭机移离第二交接位置。

在实施例中，该方法结束于步骤S30。特别地，该方法可以反向执行，以便从工具储仓中取出工具。不言而喻，该方法还可以包括以下步骤：在使用工具主轴的情况下，重新分类工具储仓中的工具。当设置有多个对于工具主轴可以达到的工具储仓时，这也很有用。

Claims (23)

1.一种用于机床(10)的工具储仓(60)的装载装置(70)，其中，所述装载装置(70)具有以下部件：

工具穿梭机(90)，所述工具穿梭机能够在第一交接位置(94)和第二交接位置(96)之间移动，

用于装入或取出工具(66)的供应部位(144)，其中，所述供应部位(144)对于处在第一交接位置(94)中的工具穿梭机(90)能够达到，

其中，工具穿梭机(90)被设计成，在供应部位(144)和工具储仓(60)的储仓部位(64)之间交换工具(66)，其中，储仓部位(64)对于处在第二交接位置(96)中的工具穿梭机(90)能够达到，以及

配属于工具穿梭机(90)的工具带动单元(120)，所述工具带动单元具有至少一个抓持机构(190)，所述至少一个抓持机构被设计成，抓持待传送的工具(66)并将其固定在工具穿梭机(90)上，

其中，抓持机构(190)具有能够相对于工具穿梭机(90)的基体(102)移动的引导元件(198)和能够相对于引导元件(198)移动的固定元件(208)，并且

至少是引导元件(198)能够平行于工具(66)的纵轴线(130)移动。

2.根据权利要求1所述的装载装置(70)，其中，所述引导元件(198)被设计成，移动到工具(66)的中空柄(126)中，以便接收工具(66)。

3.根据权利要求1所述的装载装置(70)，其中，所述固定元件(208)能够相对于引导元件(198)移动，以便将所抓持的工具(66)以型面锁合或力锁合的方式固定在引导元件(198)上。

4.根据权利要求3所述的装载装置(70)，其中，所述固定元件(208)能够平行于工具(66)的纵轴线(130)、相对于引导元件(198)移动，以便将至少一个卡位元件(208)接合到工具(66)的至少一个卡位区段(224)中。

5.根据权利要求1所述的装载装置(70)，其中，所述引导元件(198)是布置在基体(102)上的引导缸(194)的组成部件。

6.根据权利要求1所述的装载装置(70)，其中，所述固定元件(208)是联接到所述引导元件(198)的固定缸(204)的组成部件。

7.根据权利要求1所述的装载装置(70)，其中，至少所述引导元件(198)或所述固定元件(208)是能够在带动壳体(200)中平行于工具(66)的纵轴线(130)移动的活塞的组成部件。

8.根据权利要求7所述的装载装置(70)，其中，所述引导元件(198)构造在引导活塞(196)的面向工具(66)的端部上。

9.根据权利要求8所述的装载装置(70)，其中，在工具(66)被抓持的情况下，所述引导元件(198)与工具(66)的纵轴线(130)同中心地对准。

10.根据权利要求8所述的装载装置(70)，其中，所述固定元件(208)构造在固定活塞(206)的面向工具(66)的端部上。

11.根据权利要求10所述的装载装置(70)，其中，所述固定元件(208)与引导元件(198)同中心地对准。

12.根据权利要求10所述的装载装置(70)，其中，固定活塞(206)以其背离工具(66)的端部贯穿引导活塞(196)，其中，固定活塞(206)背离工具(66)的端部(206)具有悬臂(166)，所述悬臂与布置在基体(102)上的位置监测单元(168)相配合。

13.根据权利要求12所述的装载装置(70)，其中，所述位置监测单元(168)被设计成，借助悬臂(166)来检测引导活塞(196)的位置和固定活塞(206)的位置。

14.根据权利要求1所述的装载装置(70)，其中，所述工具带动单元(120)能够与工具穿梭机(90)一起在第一交接位置(94)和第二交接位置(96)之间移动。

15.根据权利要求1所述的装载装置(70)，其中，所述工具(66)在供应部位(144)处，利用操作区段(132)静置在固定的供应支架(146)上。

16.根据权利要求15所述的装载装置(70)，其中，工具(66)在工具储仓(60)中，通过操作区段(132)保持在储仓部位(64)中。

17.根据权利要求1所述的装载装置(70)，其中，在供应部位(144)处，布置有至少一个机械式的定向辅助件(154)，以用于确保所***的工具(66)的转动定向，或者布置有至少一个接近传感器(158)，以用于检测所***的工具(66)。

18.根据权利要求1所述的装载装置(70)，其中，在供应部位(144)处，设置有用于在第一交接位置(94)中提供的工具(66)的至少一个止挡(150)，并且所述止挡(150)能够由工具穿梭机(90)从锁定位置送入释放位置。

19.根据权利要求1所述的装载装置(70)，其中，所述供应部位(144)能够从外部达到。

20.一种机床(10)，包括以下部件：

机架(12)，

至少一个工件支架(26)，

能够相对于工件支架(26)移动的至少一个工具主轴(20)，

至少一个对应于工具主轴(20)的工具储仓(60)，用以提供多个工具(66)，以及

至少一个根据权利要求1至19中任一项所述的装载装置(70)，利用所述装载装置，能够将工具(66)装入工具储仓(60)中或从工具储仓(60)中取出，

其中，装载装置(70)的供应部位(144)为了装载或卸载工具(66)而能够达到。

21.根据权利要求20所述的机床(10)，其中，工具储仓中的工具(66)能够被工具主轴(20)以拾取方法抓持。

22.根据权利要求20所述的机床(10)，包括：第一工具储仓(60)和第二工具储仓(60)，以及恰好一个装载装置(70)，其中，所述装载装置(70)在功能上与第一工具储仓(60)相关联，以用于装载或卸载工具(66)，并且，工具(66)能够借助至少一个工具主轴(20)在第一工具储仓(60)和第二工具储仓(60)之间传送。

23.一种用于在根据权利要求20至22中任一项所述的机床(10)中装载或卸载工具的方法，包括以下步骤：

将工具(66)***供应部位(144)中，

将工具穿梭机(90)定位在第一交接位置(94)中，以便使工具(66)对于工具带动单元(120)而言能够达到，

控制工具带动单元(120)，以使引导元件(198)和固定元件(208)移动，以便抓持工具(66)并将其固定在工具穿梭机(90)上，

将工具穿梭机(90)移动到第二交接位置(96)中，在第二交接位置中，工具储仓(60)的储仓部位(64)准备就绪，并且

将工具(66)转交到工具储仓(60)的储仓部位(64)上，包括移动引导元件(198)和固定元件(208)。