CN102056710B - 用于机床的托盘操纵系统 - Google Patents

Abstract

一种机床具有穿过式托盘装载，从而使得托盘可从该机械的任一侧被装载或释放。托盘接收器被安装在所述机械的X轴上，且所述托盘在处于垂直取向的情况下被装载到所述托盘接收器上。处于所述托盘接收器上的横轴辊支承着所述托盘，且当所述托盘移至所述托盘接收器上的中心位置处时，隔开的辊保持所述托盘与Z轴定位垫隔开。所述Z轴垫在所述托盘的所述后表面上占据相对较大的表面积，且被构造以便提供真空夹持从而使得一旦所述托盘位于所述托盘接收器上的中心位置处，则沿所有三个轴锁定所述托盘。旋转键被设置以便在施加真空夹持之前相对于所述托盘接收器对所述托盘进行定中心和锁定。

Description

用于机床的托盘操纵系统

技术领域

本发明披露了一种机床，所述机床在托盘接收器上接收具有垂直取向的托盘并利用真空将所述托盘夹持到所述托盘接收器上，所述托盘带有被夹持到该托盘上的工件。

背景技术

轧板机型机床用于对长度和宽度较大但高度相对较小的大且平的工件进行机加工。由于工件易于沿其高度轴线的方向产生变形，因此，需要设置刚性托盘以便在机加工操作过程中稳定该工件。

在轧板机中将托盘和工件保持在垂直位置处具有一些优点。为了实现这种定位，必须设置这样的机构以便在机械中以垂直的取向接收托盘，并且将托盘锁定到托盘接收器上，从而使得托盘可相对于作业工具被适当地定位。在现有技术中，典型的托盘夹持使用了多个机械夹具，所述机械夹具使用弹簧元件、液压装置或气动装置来进行致动和锁定。可切换的磁性元件也被用来锁定托盘。

附图说明

图1是根据本发明的机床的透视图；

图2是图1所示机床的平面图；

图3是图1所示机床的简化透视图；

图4沿图1所示线4-4截取的剖视图，图中示出了Y轴柱和处在X轴轨道上的托盘接收器的一部分；

图5是部分剖切透视图，图中示出了X轴机架构件、托盘接收器的背面和X轴驱动器；

图6是托盘接收器的背面的详细视图；

图7示出了托盘接收器的正面；

图8是处在托盘接收器上的其中一个Z轴支承垫(support pads)的详细视图；

图9是托盘背面的详细视图，图中示出了支承肋部和间隔肋部；

图10和图11是侧剖视图，图中示出了托盘接收器和托盘的彼此相配合的表面；

图12是横轴辊组件的详细视图；

图13是位于托盘的后表面上的支承肋部的一部分的详细视图；

图14是位于托盘接收器上的横轴辊组件的部分剖面侧视图，所述横轴辊组件与位于托盘后表面上的支承肋部接合；

图15是沿图11的线15-15截取的剖视图，图中示出了位于托盘接收器上的间隔辊与位于托盘后部上的间隔肋部之间的接合；

图16是与图14相似的剖视图，但图中示出了处在托盘支承肋部的棘爪(detent)中的横轴辊组件；

图17是沿图14的线17-17截取的剖视图，图中示出了横轴辊与位于托盘后表面上的支承肋部之间的接合；

图18是沿图16的线18-18截取的剖视图，图中示出了横轴辊与位于托盘后表面上的支承肋部中的棘爪之间的接合；

图19是沿图18所示线19-19截取的剖视图，图中示出了与位于托盘后表面上的支承肋部中的棘爪接合的横轴辊；

图20是沿图18的线20-20截取的剖视图，图中示出了位于托盘后部上的垂直吊钩与位于托盘接收器的前部上的垂直定位器支承件之间的接合；

图21是位于用于托盘的托盘接收器上的定中心机构的前视图，且定中心机构的键位于通过位置处(pass position)；

图22是沿图21的线22-22截取的定中心机构的剖视图；

图23是图21所示定中心机构的前视图，且定中心机构键位于锁定位置处；

图24是沿图23的线24-24截取的剖视图；和

图25和图26是锁和键机构的透视图，图中分别示出了处于通过位置和锁定位置的键。

发明内容

本发明披露了一种机床，所述机床能够从机械的任一侧上接收并释放托盘并使用真空系统以便将所述托盘夹持到被安装在所述机床的所述X轴上的托盘接收器上。所述托盘沿垂直取向被装载到所述托盘接收器上，且所述托盘和所述工件的重量以及所述托盘和所述工件的重心位置被用于使所述托盘受力而靠在位于所述托盘接收器上的定位垫上。利用重力将所述托盘降低到位于所述托盘接收器上的定位器上以便将其拉至位于Y轴和Z轴上的位置。结果是，真空夹持机构得到所述托盘和所述工件的质量矩的协助。用于Z轴的所述定位器包括垫，所述垫具有相对较大的表面积，所述垫被构造以便提供真空夹持，从而使得一旦所述托盘被置于所述托盘接收器上的中心位置处，则沿所有三个轴“锁定”所述托盘。用于所述托盘的定中心机构将所述托盘精确地定位在所述托盘接收器上，并允许所述托盘被装载进入所述机床内并被所述托盘接收器从所述机床的任一侧接收。

具体实施方式

机械构型

现在转向图1，图中示出了总体上由附图标记10表示的机床。该机械被防护装置12围绕且具有进入开口13，托盘14可通过所述进入开口被引入该机械内。托盘14被保持在处在托盘装载器16的托盘支承板15上的装载位置处。位于防护装置12外侧的操作员站17使得操作员可对机床的操作进行编程和控制，且使得操作员可观察工具库和自动工具调换装置。

图2是图1所示机床的顶视图，图中示出了用于处在机械的任一侧上的托盘14的工件装载开口13，和被定位而与每个装载开口相邻的托盘装载器16。该机械包括托盘接收器18，所述托盘接收器从其中一个托盘装载器16上接收托盘14并沿X轴输送托盘，下文将对此进行更充分地描述。机床包括X轴机架构件19，所述X轴机架构件支承多个X轴驱动马达21以使托盘接收器18沿机械的X轴移动。图2示出了支承着Z轴滑枕的Y轴柱22的顶部。Z轴滑枕23驱动作业工具24，正如所属领域众所周知地那样。工具24被定位在作业区域中，所述作业区域被定位在X轴机架构件19与Y轴柱22之间。

图3是机床的X轴元件、Y轴元件和Z轴元件的简化视图。X轴轨道26被安装在X轴机架构件19上，并从机械的左侧延伸至右侧以便为机械提供穿过式托盘操纵。如上所述，托盘14可从机械的左侧或者右侧被装载到机械的托盘接收器18上。图3所示的托盘上夹持有工件27。该夹持可通过机械、液压或电磁夹持元件实现，正如所属领域众所周知地那样。在已经对工件27进行了机加工之后，可从机械的左侧或右侧将工件从机械上释放下来，左侧还是右侧取决于被设置以便为机械服务的特定托盘操纵自动化系统。

X轴机架构件19分别通过上部管状机架管道构件28和下部管状机架管道构件29被刚性地联接至Y轴柱22。Y轴柱22是分叉的并承载着可垂直移动的鞍座31，所述鞍座被安装在垂直线性导引件或导轨32上，如图4最佳示出地那样。伺服马达33被安装在Y轴柱22的每一侧上，且每个伺服马达被联接至驱动螺钉34。驱动螺钉34与位于鞍座31的相对侧上的驱动螺母36接合，且伺服马达33被用以将鞍座升高和降低至所需垂直位置。伺服马达33和Y轴导轨32位于Y轴柱22的与该作业区域相对的侧部上。该可垂直移动的鞍座31承载着Z轴滑枕23。

图4是机床的剖视图，图中示出了Y轴柱和驱动组件的细节。柔性Y轴缆线导引件38被设置以便根据需要将电源、液压装置和其它设备从该机械的固定结构联接至该可移动的鞍座31。相似地，Z轴缆线导引件39被用以将电源和液压装置从鞍座31联接至可相对移动的Z轴滑枕23。图4还示出了X轴轨道，所述X轴轨道从机械的一侧延伸至另一侧以便支承托盘接收器18。

图5是机床背面的透视图，图中示出了被附接到X轴机架构件19和41上的X轴壁部45。X轴轨道被安装在X轴壁部45上。X轴驱动马达21被安装在X轴壁部45和马达驱动小齿轮42上，所述X轴壁部处在X轴机架构件19上，且所述马达驱动小齿轮与处在托盘接收器18的后表面44上的细长齿条43接合。托盘接收器18可被X轴驱动马达21驱动而前后穿过X轴轨道26。在如图所示的实施例中，使用了两个X轴驱动马达，但也可能使用其它的驱动构型。

图6示出了托盘接收器18的后表面44。托盘接收器包括大体上呈矩形的结构，所述结构具有多个轨道从动件46，所述从动件被安装在其后表面上以便与X轴轨道26接合。细长齿条43沿X轴的方向被安装在托盘接收器的后表面上。细长齿条43与一个或多个小齿轮42接合，所述小齿轮受到X轴驱动马达21的驱动以便驱动推盘接收器前后穿过机械的X轴。托盘14的底边缘45在托盘接收器18的底边缘下方是可见的。

图7示出了托盘接收器的前表面47。多个Z轴垫48以矩形阵列的形式被安装在托盘接收器18的正面上且形成了Z轴平面，托盘14将被夹持在所述Z轴平面上。每个Z轴垫48被联接至真空供应管线49，所述真空供应管线被附接到垫的后表面上，正如下文结合图8所描述地那样。真空泵(图中未示出)被安装在该机械上，且真空泵通过柔性软管被联接至处在托盘接收器上的真空供应管线。可使用多个独立的真空供应装置来供应不同的垫48以便在其中一个供应装置出现故障时形成冗余并提高安全性。

图8是其中一个Z轴垫48的部分剖切透视图。贯通通路51将真空管线49联接至在垫的正表面上形成的互连通道52的阵列。密封元件53或密封材料被设置在通道中而围绕着垫48的周部，以便防止当利用真空压力将托盘14夹持到托盘接收器上时，真空压力从垫的侧部逸出，正如下文所述地那样。

位于用于托盘14的托盘接收器上的Z轴定位器包括垫48的阵列，所述阵列被定位在托盘接收器的正面47上。支承垫48在托盘14的背面上占据了较大的表面积且使得托盘与托盘接收器18之间的连接比仅围绕托盘周部对托盘进行夹持所提供的连接更具刚性，且由此降低了托盘本身所要求的刚硬度大小。

图9示出了托盘的背表面54。该托盘大体上呈矩形且具有从托盘的一侧延伸至另一侧的水平支承轨道56。在托盘的背面上还形成了两条隔开的轨道(standoff rail)57，且所述轨道从托盘的一侧延伸至另一侧。隔开的轨道57具有形成于其表面中的多个棘爪58，所述棘爪彼此隔开的距离是不等量的，但隔开的距离与隔开的辊61之间的间隔是相匹配的，所述隔开的辊被安装在托盘接收器18的面上，下文将对此进行更充分地描述。多个凸轮从动件59被安装在托盘的底边缘上。凸轮从动件59被设置以便允许托盘被旋转凸轮机构驱动而从托盘装载器16进入和离开机床。其它普遍已知的方式可用于驱动托盘进入和离开机床。

参见图7，两排隔开的辊61被安装在托盘接收器的前表面47上。隔开的辊61与处在托盘14的背面上的隔开的轨道57接合并支承所述轨道，如图9所示，以便防止当托盘沿X轴移至托盘接收器18上的中心位置时托盘刮擦过Z轴垫48。每个相邻的隔开的辊61之间的间隔是唯一的，从而使得如图7所示的距离X1、X2、X3、X4和X5彼此并不相等。水平的隔开轨道57包括如图9最佳示出的棘爪58，所述棘爪彼此隔开以便对应于相邻的隔开的辊61之间的间隔。

当托盘14移至托盘接收器18上的位置时，相邻的隔开的辊61之间不相等的间隔与隔开的轨道中的棘爪58之间不相等的间隔防止了一个以上的棘爪58在任何的一次时与任何的隔开的辊61对齐，除非当托盘处在托盘接收器上的中心位置处。这使得隔开的辊61可将托盘保持在与托盘接收器18隔开固定距离的位置处，且保持着托盘的后表面54处于与Z轴垫48隔开的状态，所述固定距离由图10所示的隔开轨道的深度D决定。然而，当托盘14位于托盘接收器18上的中心位置处时，隔开轨道57中的所有棘爪58与所有的隔开的辊61对齐，且这使得托盘可沿Z轴方向移向托盘接收器的前表面47，从而导致托盘的后表面54置靠在Z轴垫48上。

图15以透视图的方式示出了当隔开的辊61与隔开的轨道57接合时托盘的后表面54与托盘接收器的前表面47之间的间隔S，且图中充分示出了当隔开的辊61进入处在隔开的轨道上的棘爪58时托盘与托盘接收器之间的更近的间隔CS。当托盘14处在该与托盘接收器更近的位置处时，如图中充分示出地那样，托盘的后表面54与托盘接收器上的Z轴垫48形成接触，如图11所示。

多个横轴辊组件64在托盘接收器的前表面47上被安装成排且与X轴对齐。图12是单个横轴辊组件64的透视图，每个横轴辊组件都具有一对支承辊66，所述支承辊被安装而使其轴具有彼此成九十度的角度α，且被设置成一定取向以便形成倒V形。横轴辊66与被安装在托盘14背面上的支承轨道56接合，所述支承轨道形成有倒V形沟槽68，如图13、图14和图16所示。支承轨道中的V形沟槽68的表面被设置成一定取向而彼此形成九十度的角度α。当托盘从装载台移至托盘接收器18上的中心位置处时，横轴支承辊66支承着托盘14。

如图13最佳示出地，支承轨道中的V形沟槽的表面形成有棘爪69，所述棘爪与形成于隔开的轨道57中的棘爪58相似。以与隔开的辊61之间间隔方式相似的方式，相邻横轴辊组件64之间的距离是唯一的，从而使得支承轨道56的V形沟槽68中的棘爪69不与支承辊66对齐，除非托盘14处在托盘接收器18上大约中心的位置处。当托盘处在托盘接收器上大约中心的位置处时，支承辊66与处在支承轨道的V形沟槽中的棘爪69对齐且允许托盘相对于托盘接收器略微下降。托盘位置的略微下降是通过使托盘位置朝向托盘接收器18进行移位的方式实现的，这使得托盘的后表面54可与Z轴垫48形成接触。图14和图17示出了处于V轴沟槽68的平的部分中的支承辊66。图16、图18和图19示出了处于V轴沟槽68中的棘爪69中的支承辊66。

横轴辊组件64分别设有垂直的定位器支承表面73。图14、图16和图17示出了处在横轴辊组件上的垂直定位器制成表面73。在优选实施例中，处在该成排横轴辊组件的任一端上的两个横轴辊组件64上的支承表面73接收并支承着具有互补形状的垂直吊钩74，所述吊钩被安装在托盘14的背面的任一端上，如图9大体上示出且如图20详细示出的那样。垂直吊钩74与垂直定位器支承件73之间的接合使托盘14相对于Y轴被精确地定位在托盘接收器18上。其它组合或所有辊组件64可接收垂直吊钩74。

为了将托盘装载到托盘接收器上，托盘14从托盘装载器16滚到机械上且当托盘位于托盘接收器18上的中心位置处时，处在水平支承轨道56中的棘爪69导致托盘在重力作用下降低到托盘接收器上的垂直定位器支承件73上，从而将托盘拉至位于Y轴和Z轴上的位置。同时，隔开的辊61与处在隔开的轨道57中的棘爪58之间的接合使得托盘可移向托盘接收器18，直至托盘的后表面54与Z轴垫48接触。垂直吊钩74在托盘背面上的定位位于托盘重心的上方和后方，这导致托盘仅在重力作用下被拉回而靠在Z轴垫48上。

图10示出了与托盘接收器18隔开的托盘14。图11示出了与托盘接收器上的Z轴垫48接触的托盘的后表面54。托盘的垂直位置或Y轴位置取决于处在托盘背面上的垂直吊钩74与处在托盘接收器的前部上的垂直定位器支承件73之间的接合。垂直吊钩74和垂直定位器支承件73位于托盘重心76上方和后方的这种位置导致托盘仅在重力作用下被拉回而靠在Z轴垫48上。当工件被夹持到托盘上时，由于托盘的重心77的位置相对于被安装在托盘上的工件所处的这种位置，因此这种效应不会变化。

托盘必须被精确地定位在托盘接收器上才能对托盘上的工件进行准确的机加工。

图21-图26示出了用于将托盘定位在托盘接收器上的中心位置处并将托盘锁定在托盘接收器上的机构的细节。托盘接收器18包括定中心臂部78，所述定中心臂部形成有定中心键79。该定中心键79被安装以便相对于托盘接收器进行选择性旋转，且包括位于其端部上的凸轮表面85和位于凸轮表面85之间的间隙狭槽81。定中心锁82被安装在托盘的背面上。定中心锁具有两个水平相对的邻接件83，所述邻接件形成于其任一端上。在定中心键79位于垂直位置处时，如图21、图22和图25所示，处在定中心锁上的邻接件83穿过间隙狭槽81，从而使得托盘14可相对于托盘接收器18进行X轴移置。当托盘位于托盘接收器上大约中心的位置处时，锁定键79可从垂直位置转向水平位置，如图23、图24、图26所示。这种旋转导致定中心键79的凸轮表面85与处在定中心锁82上的邻接件83接合，且将托盘带至托盘接收器上的最终的中心位置处。一旦托盘位于托盘接收器上的中心位置处，锁定臂部78和定中心锁82的对称性确保了无论托盘从哪个方向(机械的左侧或右侧)进入托盘接收器且无论处在定中心锁82上的两个锁邻接件83之间的宽度产生任何变化，托盘都能位于接收器上的中心位置处。这种从机械的左侧或右侧都能装载托盘的能力大大增加了可能使用的机械和系统构型的数量，因此使得机械可满足多种用户需求。

上面对本发明进行了描述，多种变化和变型对于所属领域技术人员而言是显而易见的，这些变型和变化被认为落入由所附权利要求书限定的本发明的范围内。

Claims (11)

1.一种机床，所述机床具有X轴、Y轴和Z轴以及用于对被安装在托盘上的工件进行机加工的作业工具，所述机床包括：

用于将所述托盘支承在所述作业工具前方的垂直位置处的托盘接收器；

位于所述托盘接收器上的用于将所述托盘夹持到垂直位置处的所述托盘接收器上的真空夹持系统，其中所述真空夹持系统仅利用真空压力将所述托盘夹持到所述托盘接收器上；

处在所述托盘接收器上的Z轴垫阵列，所述Z轴垫将所述托盘定位在Z轴平面中，且所述Z轴垫将真空压力施加到所述托盘的背面上以便将所述托盘夹持到所述托盘接收器上；

位于所述托盘的背面上的一对垂直吊钩和位于所述托盘接收器的正面上的一对垂直支承表面，由此通过所述一对垂直吊钩与所述一对垂直支承表面的接合将所述托盘定位在Y轴上；且

其中所述垂直吊钩向下成一定角度且所述垂直支承表面向上成一定角度，且所述垂直支承表面被定位在所述托盘重心的上方和后方，从而导致一旦所述垂直吊钩已经与所述垂直支承表面接合，则所述托盘仅在重力作用下被拉回而靠在所述Z轴垫上。

2.根据权利要求1所述的机床，其中所述Z轴垫附加地利用真空压力将所述托盘锁定在X平面和Y平面中。

3.根据权利要求1所述的机床，所述机床还包括：

被安装在所述托盘接收器上的可旋转的对称臂部，所述可旋转的对称臂部具有形成于其表面上的定中心键；

形成于所述定中心键的端部上的凸轮表面；和

被安装在所述托盘的背面上的定中心锁，所述定中心锁具有水平相对的邻接件，其中所述定中心键可在所述定中心锁中朝向水平位置旋转，且处在所述定中心键上的所述凸轮表面与处在所述定中心锁上的所述邻接件的接合用于将所述托盘定位在所述托盘接收器上的中心位置处并将所述托盘精确地定位在所述托盘接收器上面位于X轴上。

4.根据权利要求3所述的机床，进一步包括：

处在所述定中心键上的形成于所述凸轮表面之间的间隙狭槽，由此 在所述定中心键处在所述垂直位置处时，所述定中心锁的所述邻接件穿过所述间隙狭槽且并不与所述定中心键的所述凸轮表面接合。

5.根据权利要4所述的机床，其中所述定中心锁和所述定中心键被对称地成形，从而使得所述定中心锁和所述定中心键可用以将托盘定位在所述托盘接收器上的中心位置处，而无论所述托盘从哪个方向被引到所述托盘接收器上。

6.根据权利要1所述的机床，所述机床还包括：

沿所述机床的X轴被安装的至少一条X轴轨道；

被安装在所述托盘接收器的背面上以便将所述托盘接收器安装在所述至少一条X轴轨道上的轨道从动件；由此所述托盘接收器可被支承以便通过所述轨道从动件与所述至少一条X轴轨道的接合而沿所述机床的X轴移动；

被安装在所述托盘接收器的正面上的支承辊；

被安装在所述托盘的背面上的支承轨道，由此所述托盘可被支承在所述托盘接收器上以便通过所述支承辊与所述支承轨道的接合而沿所述支承轨道移动。

7.根据权利要求6所述的机床，进一步包括：

被安装在所述托盘接收器的正面上的至少一个隔开的辊；

被安装在所述托盘的背面上的至少一条隔开的轨道，由此可通过所述隔开的轨道与所述隔开的辊的接合而使所述托盘的背面与所述托盘接收器的正面隔开预定距离。

8.根据权利要求7所述的机床，其中所述托盘接收器的运动限于沿所述X轴轨道进行的X轴运动。

9.根据权利要求2所述的机床，其中所述Z轴垫以矩形阵列形式被安装在所述托盘接收器上。

10.根据权利要求9所述的机床，进一步包括：

被连接至所述Z轴垫中的每一个Z轴垫以便将真空压力供应至所述垫的表面的真空供应管线。

11.根据权利要求6所述的机床，其中所述托盘接收器被安装以便沿所述机床的X轴移动且所述托盘可在所述机床的任一侧上且从X轴上的任一方向被引至所述托盘接收器。 

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