CN102348518A - 用于金属板材加工机的包括工具保持器的金属板材装载与卸载单元 - Google Patents

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Abstract

提供了一种设置第一工具保持器(10、39)的用于金属板材的装载与卸载单元(1)。由此，工具(11)能够从第一工具座(13)被传送到在金属板材加工机(12、33)内集成的第二工具保持器(15)中或者金属板材加工机(21、33)的工具保持器(24、25、34、35)中，并且因而，在金属板材加工机(21、33)内能够自动更换的工具(11)的数量可以以经济和节约空间的方式增加。

Description

用于金属板材加工机的包括工具保持器的金属板材装载与卸载单元
技术领域
本发明涉及金属板材装载与卸载单元，其包括用于金属板材加工机的工具保持器。
背景技术
大体上，一种类型的金属板材加工机、即冲压机包括集成式工具座，其用于存储冲压工具，其中所述冲压工具设置用于在制造金属板材零件时执行特定的加工步骤。在完整加工制造零件的过程中存在多个不同的加工步骤例如不同形状的冲压步骤、步冲(nibbling)、螺纹成型、成形(forming)时，大量不同的工具是必需的。为此原因，在冲压机内集成的工具座的存储容量经常是不够的。
除了容纳在集成式工具座内以外，存在插入更多数量的工具的不同的可能性。
一方面，在加工停止期间能够在工具座内手动地更换工具，然而这意味着加工的中断以及手动操作，因而是低效的。
另一种方案是设置附加的单独的工具座，在所述工具座内存储冲压工具，从而冲压工具能够在集成在冲压机内的工具座内被自动地更换并且从那里被拾取到工具保持器中以便进行加工。然而，这使得冲压机需要附加的部件，其与相应的成本和扩大的空间要求相关。由于大量的不同的加工步骤，所以甚至在单独的标准工具座被使用时所要存储的工具的可行的数量经常不足以确保经济制造，从而必需提供附加的容量。
同样，在另一类型的金属板材加工机、即弯曲机内，工具的自动更换是可行的。弯曲工具同样存储在弯曲机内的工具座中，并且它们被自动地带到弯曲工位。然而，由于弯曲工具的大尺寸，所以与冲压工具相比，在机器内或上的必要数量的弯曲工具的装载是更加昂贵的。
其中自动工具更换基本上可行的其他类型的金属板材加工机是组合机器，例如冲压/弯曲机或冲压/激光机。
发明内容
本发明的目的在于提供一种处理系统，其自动地将工具更换到金属板材加工机内并从金属板材加工机换出而没有任何附加的空间要求和任何更多的资金消耗，并且本发明目的还在于提供一种换入和换出工具的方法。
该目的通过根据权利要求1的用于金属板材的装载与卸载单元、根据权利要求7的金属板材加工机和根据权利要求11或12的方法实现。此外，本发明的进一步改型在相应的从属权利要求中记载。
所要求保护的技术方案和方法提供了使用相同的组件实现不同任务的机会并且提供了将用于金属板材的装载与卸载单元作为工具处理系统使用的机会。
附图说明
本发明针对附图说明。
图1示出了具有用于冲压和成形工具的工具座的用于金属板材的装载与卸载单元和具有工具保持器的用于金属板材的装载与卸载单元的侧视图；
图1a示出了具有两个工具保持器的可旋转的保持件的放大俯视图；
图1b是用于弯曲工具的工具座和具有用于弯曲工具的工具保持器的金属板材拾取单元的基本视图；
图2是冲压机的透视图；
图3是弯曲机的透视图；
图4a至4c示出了弯曲机的工具更换的过程。
具体实施方式
图1是用于金属板材的装载与卸载单元1的侧视图。用于金属板材的装载与卸载单元1包括固定单元2。为该固定单元2设置具有两个竖直支架3和水平直线单元4的框架。在水平直线单元4的可移动元件上设置竖直直线单元5，其中所述竖直直线单元能够沿竖直方向移动。在所述竖直单元5的下侧端部处包括金属板材拾取单元6。所述金属板材拾取单元6在其下侧处设有未示出的用于拾取金属板材的装置，其具有夹钳、吸盘或磁铁，以便拾取随后示出的金属板材。
在竖直直线单元5内分别设置驱动器7和驱动器8，其中所述驱动器7用于使得竖直直线单元5与金属板材拾取单元6一起沿着与水平直线单元4同向的第一水平方向(X方向)移动并沿第二水平方向(Y方向)移动，所述驱动器8用于使得金属板材拾取单元6沿竖直方向移动。
可选地，可以设置单独一个驱动器。
在金属板材拾取单元6的上侧上设置如图1a所示的可旋转的保持件9。该可旋转的保持件9包括两个第一工具保持器10，它们用于保持用于金属板材加工的工具11、即冲压工具。保持件9绕竖直轴12可旋转地支承。在沿轴线12的方向观看时，工具保持器10以固定位置的方式彼此相互以一确定的角度布置。在此，该角度为90°，然而，该角度还可以是其它值例如180°。
在可选的实施例中，在金属板材拾取单元6上可以设置仅仅一个工具保持器10或者在金属板材拾取单元6上可以固定地沿X方向并排设置多个工具保持器10。此外，在其它实施例中，同样可行的是设置不止两个工具保持器10，它们相对于轴线12以旋转(revolver)的方式布置。除了绕轴线12的旋转运动以外，可旋转的保持件9沿Y方向的平移运动和/或第一工具保持器10在保持件9上的径向平移运动在特定的实施例中也是可行的。同样，在工具拾取单元6上并排设置的工具保持器10在特定的实施例中也执行沿Y方向的平移运动。
第一工具保持器10的打开和关闭运动被气动地驱动。可旋转的保持件9的旋转运动还借助于未示出的气动旋转驱动器实现。可选地，尤其如果不止两个第一工具保持器位于可旋转的保持件9上，则可以借助于电驱动器例如步进电机实现驱动。
为了不总是输送由于在金属板材拾取单元6上保持的移动的工具保持器10而造成的附加的重量，在另一可选的实施例中设置接口装置。该接口装置可以是金属板材拾取单元6与工具保持器10中的一个或可旋转的保持件9之间的接头，其中所述工具保持器10反过来在所述可旋转的保持件9上布置。可以设置多个接口装置。各接口装置也能够沿Y方向平移，或者，平移运动可以由固定至接口装置的工具保持器或由可移动的保持件借助于用于平移运动的装置实现。
可旋转的保持件的或工具保持器在接口装置上的固定可以通过磁力、形状配合连接的方式或其它合适的技术来实现。
在此，在两个竖直支架3之间设置用于冲压工具的第一工具座13。在该第一工具座13内设置多个(在此，六个)用于冲压工具的第二工具保持器14，其中所述第二工具保持器沿X方向并排水平布置。在此，在这些第二工具保持器14内分别保持冲压工具11中的一个。
为了提供多个第二工具保持器14，在工具座13的可选实施例中，第二工具保持器14也可以在多个水平面内布置。
另一种可能性是工具保持器14布置在一个水平面内，从而各工具保持器14沿Y轴线的方向连续地布置。同样，在另一可选的实施例中，工具保持器14沿X和Y方向的并排布置是可行的。
在被应用于弯曲机时，设置适合于弯曲工具的第二工具保持器，其中所述第二工具保持器同样在两个支架之间布置。
在另一可选的实施例中，用于冲压工具的第一工具座13或用于弯曲工具的盒并未集成在固定单元2中。实际上，所述座是在金属板材拾取单元6的作用场内布置的机器的单独的部件。
此外，这样的可选实施例也是可行的，其中，第一工具座13在板材拾取单元6上设置。
此外，在图1示出了第二工具座15，其将参照附图2更加详细地说明。
图1b示出了金属板材拾取单元6的基本视图，所述金属板材拾取单元6具有仅仅一个第四工具保持器39、即吸盘，其以在金属板材拾取单元6的下侧上布置的方式被示出。此外，示出了具有第二工具保持器14的第一工具座13以及弯曲工具11。在可选的实施例中，可选地设置多个工具保持器39，例如吸盘或夹钳或磁铁。它们被用于拾取金属板材以及用于拾取以合适的方式设置的工具。为了将吸盘或磁铁用作为工具保持器，包括至少一个更大的平坦部分的工具形状是有利的。具体地，这就是弯曲工具11的情况。
在图2中，示出了金属板材加工机、冲压机21的实施例，其与用于金属板材的装载与卸载单元1相关联地使用。冲压机21的基本元件是C形框架22。该C形框架22具有扭力刚性钢焊接结构。
在C形框架22的后端处设置液压动力单元23，通过所述液压动力单元23，冲头25借助于未示出的冲头驱动器被液压地驱动。
在C形框架22的下内侧处设置用于保持冲压工具11的工具下部的下工具保持器24。该工具下部能够借助于旋转驱动器旋转大约360°，并且能够在任意期望的角度位置锁定。
在C形框架22的上内侧处设置冲头25。具有上工具保持器的冲头25以形状配合的与无间隙的方式保持冲压工具11的上部。冲头25也能够旋转大约360°，并且能够在任意期望的角度位置锁定。因此，设置第二旋转驱动器。
旋转驱动器以及用于金属板材的装载与卸载单元1的驱动装置7、8借助于未示出的机器控制器被控制，其中所述机器控制器在单独的控制柜内设置。此外，冲头控制器以及所有用于使得金属板材26移动的直线驱动器和用于特殊功能的致动器例如零件挡板29的上和下铰链借助于机器控制器被控制。控制器包括键盘和监视器以及输入和输出装置。借助于微处理器实现控制功能。加工程序与操作参数在控制器的存储区内存储。
在C形框架22的下内侧处布置一工作台28，其中所述工作台包括横轨29，其具有直线盒、第二工具座25。在该横轨29上布置用于抓持金属板材26的夹爪30。夹爪30可以在横轨29上固定在合适的部位处，并且所述夹爪可以被重新定位，从而金属板材26被安全地夹持，但是金属板材26在将要被加工的区域上未被抓持。在直线盒15内存在用于多个(即两个)冲压工具11的多个第三工具保持器31(即三个)。在下工具保持器24之前居中布置用于向外输送较小的金属板材零件的零件挡板27。
在运行中，为了进行冲压，工作台28与横轨29一起沿Y方向行进到编程的位置，并且横轨29沿X方向行进到编程的位置，其中夹爪30固定在所述横轨29上，并且金属板材26由所述夹爪30保持，因而，金属板材26附着在工作台28上滑动。然后，由冲头25实现冲压行程。随后，利用相同的原理达到下一个冲压位置。
冲压工具11被自动地更换，由机器控制器控制。在此，为了自第二工具座15更换工具11，横轨29由未示出的直线驱动器沿X方向被驱动至一位置，以使得将要更换的工具11的X位置对应于下工具保持器24的X位置。然后，由另一直线驱动器驱动，横轨29与工作台28一起沿Y方向行进至一位置，在该位置，冲压工具11的轴线对应于下工具保持器14和冲头25的中心轴线，从而冲压工具11能够在下工具保持器24和冲头25内保持。如果在该冲头25内和在该下工具保持器24内出现一工具，则该工具被事先分配至直线盒15内的自由空间。
为了在图1中的上和下工具保持器24、25内自第一工具座13更换工具11，首先，必需的冲压工具11自第一工具座13被取出。对此，金属板材6沿X方向移动，从而在图1中沿X方向，可旋转的保持件9的轴线12对应于所期望的冲压工具11的中心轴线17。随后，金属板材拾取单元6相对于附图的平面沿Y方向向后行进远到使得第一工具保持器10可以抓持供压工具11，即，第一工具保持器10的开口16能够以形状配合的方式抓持冲压工具11。然后，执行第一工具保持器10的关闭运动，并且冲压工具通过向前运动沿相反的Y方向自金属板材拾取单元6的第一工具座13的第二工具保持器14被取出。然后，金属板材拾取单元6沿X方向、沿冲压机21的方向行进足够远，直至冲压工具的中心轴线17对应于上和下工具保持器24、25的中心轴线，并且此后，金属板材拾取单元6类似地沿Y方向行进。此后，冲压工具11以传统的方式占据在工具保持器24、25内。对此，必要的是一自由空间在下工具保持器25之前创建，这是因为用于换入和换出的运动是水平的。为了在下工具保持器之前创建自由空间，零件挡板27竖直地向下行进。仅仅地，使得挡板向下铰接是不足的，因为在这种情况中，零件挡板29的铰链轴线在与将要更换的工具的碰撞区域内仍是未改变的。
作为金属板材拾取单元6沿Y方向移动的替代，在可选的实施例中，仅仅第一工具保持器10或旋转保持件9本身可以沿Y方向行进。
第一工具保持器10的移动沿Y方向实现，然而，基本上，选择成相对于第二工具保持器14实现运动，从而冲压工具11能够从工具保持器14被取出或者冲压工具能够输送至工具保持器。
除了用于将冲压工具11换入第一工具座13和第二工具座15的工具保持器24、25中并换出工具保持器24、25的相应说明的方法以外，其它用于更换冲压工具11的方法也是可行的。
将要换入第二工具座15内的冲压工具11借助于第一工具保持器10中的一个以已知的方式从第一工具座13内被取出，并且然后以与上和下工具保持器24、25的移交相同的方式被输送，传送至第二工具座15的确定的第三工具保持器31。在冲压工具11位于该第三工具保持器31(其中，冲压工具11将从第一工具保持器10传送到该第三工具保持器)中时，可旋转的保持件9旋转大约90°或者金属板材拾取单元6沿X方向行进，从而第一工具保持器10中的第二个工具保持器被定位成位于该第三工具保持器31内的冲压工具11可以由此被取出。随后，可旋转的保持件9沿相反的方向旋转大约90°，或者金属板材拾取单元6沿相反的X方向行进，以便待更换的冲压工具11传至该第三工具保持器31。从第二工具座15取出的冲压工具11然后可以传到第一工具座13中或者可以插入到上和下工具保持器24、25中。
以相同的方式，冲压工具11可以从第二工具座15传至第一工具座13。
在可选的实施例中，其中，两个或多个第一工具保持器10在金属板材拾取单元6上并排布置，存在同时将多个冲压工具11从第一工具座13传至第二工具座15的可能性并且反之亦然。
此外，取决于在金属板材拾取单元6上并排布置的第一工具保持器10的数量或位于可旋转的保持件上的工具保持器的数量，多个冲压工具11可选地可以被利用，也就是说，可以被传至另一工具保持器。
用于自第一工具座13更换冲压工具的方法可以与将冲压机21装载金属板材重叠。对此，首先，必要的冲压工具11从第一工具座13被取出，然后，金属板材26借助于夹钳或吸盘从位于固定单元2的区域内的料盒被取出，并且所获取的冲压工具11与金属板材26一起被传输至冲压机。在那里，冲压工具11被传至第二工具座15或上和下工具保持器24、25。金属板材26被安置在工作台28上并被传至夹爪30。制造后的金属板材零件的卸载与第一工具座13内的冲压工具11的更换重叠。
图3示出了弯曲机33的基本视图。弯曲机33的基本结构能够与如图2所示的冲压机21的基本结构相比较。弯曲机33包括具有驱动器36的上工具保持器34以及下工具保持器35还有未示出的控制器。某些机器部件例如工具保持器34、35和驱动装置36对于利用弯曲工具的弯曲加工而言是最佳的。在图3中示出了金属板材26被加工有切口37的方式，其中所述切口处然后被重塑为向上弯曲的金属板材部分38。
附加的金属板材加工工具11、即弯曲工具自第一工具座换入弯曲机或从弯曲机换入第一工具座13也可以在弯曲机的第二工具座内直接完成或在工具保持器34、35内直接完成。
在图4a至图4c中，用于弯曲工具11的上工具保持器34和下工具保持器35以及具有第四工具保持器39(图1b)的金属板材拾取单元6相应地被示出。弯曲工具11相应地包括工具下部a1、b1和工具上部a2、b2。
弯曲工具从工具保持器34、35换出并换入工具保持器34、35以具有以下步骤的方法说明。
在第一步骤之前，具有工具下部a1和工具上部2a的弯曲工具在工具保持器34、35内容纳。在第一步骤中，金属板材拾取单元6行进，从而第四工具保持器39位于下部a1上方，第四工具保持器39拾取工具下部a1(见视图I)，所述工具下部自下工具保持器35被松开，并且第四保持器39将工具下部a1自下工具保持器35取下(视图II)。
在随后的第二步骤中，工具下部b1被插入下工具保持器35中并且在那里固定(视图III)。
在第三步骤中，具有工具上部a2的上工具保持器34向下行进，工具上部a2自上工具保持器34被松开，并且因而，该工具上部被安置在工具下部b1上(视图IV)。
在第四步骤中，金属板材拾取单元6行进，从而第四工具保持器39位于在工具下部b1上安置的工具上部a2的上方，并且所述第四工具保持器拾取工具上部a2(见视图V)。
然后，在第五步骤中，工具上部a2从机器被取出(视图VI)。在第六步骤中，工具上部b2借助于具有第四工具保持器39的金属板材拾取单元6被安置在工具下部b1上(视图VII)。
上工具保持器34向下行进，拾取工具上部b1(视图VIII)，并且然后向上返回(视图IX)，因而，完成弯曲工具的更换。
工具从第一工具座的取出或者安置在第一工具座内可以与制造的时间并行地完成。这意味着在金属板材在金属板材加工机内被加工过程中，工具可以借助于用于金属板材的装载与卸载单元1从第一工具座被取下或者安置在第一工具座内，而不会对该加工过程造成任何干扰。

Claims (16)

1.一种用于金属加工机(21)的金属板材装载与卸载单元(1)，其包括固定单元(2)和金属板材拾取单元(6)；以及至少一个用于使得所述金属板材拾取单元(6)沿至少一个水平轴线移动的驱动装置(7)，其中所述金属板材拾取单元具有至少一个用于拾取金属板材的装置(39)，其特征在于，所述金属板材拾取单元(6)包括至少一个工具保持器(10、39)，以便保持金属板材加工工具(11)。
2.根据权利要求1所述的装载与卸载单元(1)，其特征在于，所述固定单元(2)包括具有至少一个第二工具保持器(14)的第一工具座(13)。
3.根据前述权利要求任一所述的装载与卸载单元(1)，其特征在于，所述金属板材拾取单元(6)包括至少两个工具保持器(10、39)。
4.根据前述权利要求任一所述的装载与卸载单元(1)，其特征在于，所述第一工具保持器(10)相对于所述金属板材拾取单元(6)被可移动地定位。
5.根据权利要求4所述的装载与卸载单元(1)，其特征在于，所述第一工具保持器(10)彼此相对被固定地定位。
6.根据权利要求4或5所述的装载与卸载单元(1)，其特征在于，所述第一工具保持器(10)能够相对于所述金属板材拾取单元(6)相对旋转。
7.一种具有控制器的金属板材加工机，其特征在于，所述金属板材加工机包括根据权利要求1至6任一所述的用于金属板材的装载与卸载单元(1)。
8.根据权利要求7所述的金属板材加工机，其特征在于，所述加工机被设置为冲压机(21)，其具有上工具保持器(25)和下工具保持器(24)。
9.根据权利要求7所述的金属板材加工机，其特征在于，所述加工机被设置为弯曲机，其具有上工具保持器(34)和下工具保持器(35)。
10.根据权利要求7至9任一所述的金属板材加工机，其特征在于，所述控制器适于实现，所述控制器输出信号、所述工具(11)中的至少一个工具从第一工具座(13)被传入第二工具座(15)或工具保持器(24、25)、并且所述工具(11)自所述第二工具座(15)或自所述工具保持器(24、25)被拾取。
11.一种用于换入和换出工具(11)的方法，其特征在于，在一个步骤中，所述工具(11)借助于根据权利要求1至7任一所述的装载与卸载单元从第一工具座(13)被传送入第二工具座(15)，并且在另一步骤中，所述工具(11)借助于根据权利要求1至7任一所述的装载与卸载单元从所述第二工具座(15)被拾取到所述第一工具座(13)内。
12.一种用于换入和换出工具(11)的方法，其特征在于，在一个步骤中，所述工具(11)借助于根据权利要求1至7任一所述的装载与卸载单元从第一工具座(13)被传送至工具保持器(24、25)，并且在另一步骤中，所述工具(11)借助于根据权利要求1至7任一所述的装载与卸载单元自所述工具保持器(24、25)被拾取。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，用于传送所述工具(11)的步骤中的至少一个步骤与金属板材(26)的装载重叠，或者用于拾取所述工具(11)的步骤中的至少一个步骤与制造好的金属板材零件的卸载重叠。
14.根据权利要求11至13任一所述的方法，其特征在于，在所述金属板材(26)在金属板材加工机内被加工的过程中，工具(11)从所述第一工具座(13)被取出或者工具被安置在所述第一工具座(13)内。
15.根据权利要求12至14任一所述的方法，其特征在于，所述工具(11)包括工具下部(a1、b1)和工具上部(a2、b2)，所述工具上部(a2、b2)在一个步骤中借助于上工具保持器(34)被安置在所述工具下部(a1、b1)上，并且所述工具上部在随后的步骤中借助于金属板材拾取单元(6)被保持。
16.根据权利要求12至15任一所述的方法，其特征在于，所述工具(11)包括工具下部(a1、b1)和工具上部(a2、b2)，所述工具上部(a2、b2)在一个步骤中借助于金属板材拾取单元(6)被安置在所述工具下部(a1、b1)上，并且所述工具上部在随后的步骤中由上工具保持器(34)保持。
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